Modulation of insect Cav channels by peptidic spider toxins

Insects have a much smaller repertoire of voltage-gated calcium (Ca-v) channels than vertebrates. Drosophila melanogaster harbors only a single ortholog of each of the vertebrate Ca(v)1, Ca(v)2, and Ca(v)3 subtypes, although its basal inventory is expanded by alternative splicing and editing of Ca-v channel transcripts. Nevertheless, there appears to be little functional plasticity within this limited panel of insect Ca-v channels, since severe loss-of-function mutations in genes encoding the pore-forming a, subunits in Drosophila are embryonic lethal. Since the primary role of spider venom is to paralyze or kill insect prey, it is not surprising that most, if not all, spider venoms contain peptides that potently modify the activity of these functionally critical insect Ca-v channels. Unfortunately, it has proven difficult to determine the precise ion channel subtypes recognized by these peptide toxins since insect Ca-v channels have significantly different pharmacology to their vertebrate counterparts, and cloned insect Ca-v channels are not available for electrophysiological studies. However, biochemical and genetic studies indicate that some of these spider toxins might ultimately become the defining pharmacology for certain subtypes of insect Ca-v channels. This review focuses on peptidic spider toxins that specifically target insect Ca-v channels. In addition to providing novel molecular tools for ion channel characterization, some of these toxins are being used as leads to develop new methods for controlling insect pests. (c) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Salume arricchito in acidi grassi polinsaturi omega-3: controllo delle caratteristiche sensoriali in relazione ad un possibile incremento di ossidabilità della frazione lipidica durante la shelf-life.

Questa relazione finale è stata frutto di un lavoro sperimentale svolto in collaborazione con un’azienda del territorio ed ha avuto come obiettivo principale quello di verificare i parametri qualitativi e compositivi di una nuova tipologia di salume in fase di studio. L’azienda sta studiando una nuova tipologia di “prodotto funzionale” addizionando componenti ad attività nutraceutica al salame ottenuto da sole parti magre di suino. L’intenzione dell’azienda è di arricchire il proprio prodotto con acidi grassi polinsaturi della serie omega-3 (da olio di semi di lino), noti per gli effetti benefici che possono esercitare sulla salute umana. A questo scopo, sul prodotto di nuova formulazione (ed in parallelo sul prodotto a formulazione classica e su un prodotto del tutto simile commercializzato da un’altra azienda) sono state effettuate sia la determinazione della percentuale lipidica, al fine di individuare il quantitativo totale di grasso, che una caratterizzazione gascromatografica del profilo quali-quantitativo in acidi grassi, analsi fondamentale per verificare la conformità con i requisiti indicati dal Reg. 1924/06, e successive modifiche, previsti per le indicazioni da inserire in etichetta (claims). Inoltre, è stato importante controllare che la concentrazione voluta di acido alfa-linolenico si mantenga tale durante tutto il periodo di shelf-life del prodotto (45 gg), perciò per soddisfare quest’ultima finalità, le analisi sono state eseguite sia all’inizio (T0) che alla fine (T1) della vita commerciale del prodotto. E’ apparso poi fondamentale monitorare un possibile decadimento/modifica della qualità organolettica del prodotto di nuova formulazione, a causa del possibile aumento di ossidabilità della frazione lipidica causata da una maggiore presenza di acidi grassi polinsaturi; ed infine, con l’intento di verificare se la nuova formulazione potesse comportare una variazione significativa delle caratteristiche sensoriali del prodotto, sono stati condotti un test descrittivo quantitativo (QDA), in grado di descrivere il profilo sensoriale del prodotto ed un test discriminante qualitativo (metodo triangolare) capace di valutare l’eventuale comparsa di cambiamenti in seguito alle modifiche apportate al prodotto; per ultimo è stato poi eseguito un test affettivo quantitativo (test di preferenza, condotto su scala di laboratorio) in grado fornire informazioni sul gradimento e di evidenziare i principali vettori che guidano le scelte dei consumatori. I risultati delle analisi chimiche e sensoriali, eseguite per soddisfare tali richieste, hanno evidenziato come il salume presenti un quantitativo di tali acidi grassi polinsaturi in linea con il claim “Alimento fonte di acidi grassi omega-3”, (requisiti indicati dal Reg. 1924/06 e successive modifiche), risultato confermato sia all’inizio che al termine della vita commerciale del prodotto (pari a circa 45 giorni). Inoltre, esso risulta essere piuttosto interessante dal punto di vista nutrizionale, poiché caratterizzato da un contenuto di grasso per la categoria dei salumi, relativamente limitato, pari a circa il 15%, con percentuali più favorevoli in acidi grassi insaturi. L’analisi del profilo sensoriale condotta ad inizio shelf-life ha invece evidenziato come questa tipologia di prodotto sia caratterizzata sia al gusto che all’olfatto da note più sapide e speziate , oltre ad una maggiore consistenza della fetta, rispetto agli altri campioni analizzati, mentre i risultati relativi al termine della shelf-life hanno evidenziato come esso tenda ad essere soggetto ad alterazioni sensoriali rilevabili proprio al termine della fase di conservazione dovute nello specifico alla formazione di composti responsabili dell’odore di rancido. I test discriminanti, condotti con giudici non allenati, non hanno invece fatto registrare differenze sensoriali significative tra il prodotto con formulazione classica e quello di nuova formulazione, confrontati ad inizio e a fine shelf-life. Riassumendo, dai risultati ottenuti da questo lavoro sperimentale, il prodotto di nuova formulazione, arricchito in acidi grassi polinsaturi della serie omega-3, risulta essere in linea con il claim “Alimento fonte di acidi grassi omega-3”, presenta in generale un contenuto di grasso totale inferiore a quello di altre tipologie di salumi ed un rapporto più favorevole tra acidi grassi insaturi e saturi, per questo può essere considerato un prodotto interessante dal punto di vista della salute e della nutrizione. Proprio per la sua formulazione più ricca in acidi grassi polinsaturi, tende però a fine shelf-life a presentare una leggera nota di rancido, riconducibile ad una maggiore ossidabilità della frazione lipidica. Tale variazione sensoriale è risultata comunque percepita solo da un panel allenato, mentre un test di tipo discriminante, condotto con giudici non allenati, non ha messo in luce differenze significative tra il salume di nuova formulazione e quello con formulazione classica né all’inizio, né al termine della vita commerciale del prodotto.

Salume arricchito in acidi grassi polinsaturi omega-3: controllo di parametri chimici qualitativi e compositivi in relazione ad un possibile incremento di ossidabilita’ della frazione lipidica durante la shelf-life

Questa relazione finale è incentrata sul lavoro sperimentale richiesto dalla collaborazione con l’azienda Natural Salumi ed ha come obiettivo principale quello di verifica dei parametri qualitativi e compositivi di una nuova tipologia di salume in fase di studio. L’azienda ha infatti messo a punto un nuovo “prodotto funzionale” addizionando componenti aventi attività nutraceutica al salame ottenuto da sole parti magre di suino (tipo NaturalFetta) e si propone di arricchire il proprio prodotto con acidi grassi polinsaturi della serie omega-3 (da olio di semi di lino), noti per gli effetti benefici esercitati sulla salute umana. Sul prodotto di nuova formulazione si effettueranno sia la determinazione della percentuale lipidica mediante metodo ufficiale Soxhlet ed automatizzato Soxtec, al fine di individuare il quantitativo totale della parte grassa, che una caratterizzazione del profilo quali-quantitativo in acidi grassi, fondamentale per verificare la conformità con i requisiti indicati dal Reg. 1924/06 (e successivi come il Reg. UE 432/2012) previsti per le indicazioni da inserire in etichetta (claims) per i prodotti arricchiti con acidi grassi polinsaturi (PUFA). La determinazione del profilo in acidi grassi e, nello specifico, del contenuto in acido -linolenico, sarà realizzata mediante gascromatografia previa estrazione della frazione lipidica dei salumi con metodo di Folch modificato, che prevede un'estrazione solido-liquido. La concentrazione di acido alfa-linolenico sarà inoltre monitorata durante tutto il periodo di shelf-life del prodotto (45 gg) al fine di valutare eventuali variazioni durante la conservazione. Per soddisfare quest’ultima finalità, le analisi saranno eseguite sia all’inizio (T0) che alla fine (T1) della vita commerciale del prodotto. Le stesse analisi verranno inoltre condotte sia sul prodotto a formulazione classica che su un prodotto del tutto simile, commercializzato da un’altra azienda e considerato come leader di mercato. In relazione ad un possibile aumento di ossidabilità della frazione lipidica, sarà realizzato un controllo dei parametri chimici, qualitativi e compositivi, con particolare riferimento ai prodotti di ossidazione del colesterolo (date le loro implicazioni in ambito biomedico). La maggiore presenza in formulazione di acidi grassi polinsaturi potrebbe infatti favorire un incremento dei COPs (Cholesterol Oxidation Products), che saranno separati, identificati e quantificati mediante la procedura SPE/GC-MS (estrazione e purificazione in fase solida accoppiata ad analisi gascromatografica con rivelazione mediante spettrometria di massa).

A análise por injeção sequencial (SIA): vinte anos em uma perspectiva brasileira

The year of 2010 marks the 20th anniversary of the development of Sequential Injection Analysis (SIA) by Ruzicka and Marshall. Considered the second generation of the flow injection methods, this article briefly describes the history, the basic principles of the technique and reviews all papers developed by Brazilian scientists aiming the divulgation of this automation technique in Analytical Chemistry.

Development of a flow through photo-reactor to study degradation of organic compounds by Sequential Injection Analysis (SIA)

This work describes a photo-reactor to perform in line degradation of organic compounds by photo-Fenton reaction using Sequential Injection Analysis (SIA) system. A copper phthalocyanine-3,4',4²,4²¢-tetrasulfonic acid tetrasodium salt dye solution was used as a model compound for the phthalocyanine family, whose pigments have a large use in automotive coatings industry. Based on preliminary tests, 97% of color removal was obtained from a solution containing 20 µmol L-1 of this dye.

Weighted S-Asymptotically omega-Periodic Solutions of a Class of Fractional Differential Equations

We study the existence of weighted S-asymptotically omega-periodic mild solutions for a class of abstract fractional differential equations of the form u' = partial derivative (alpha vertical bar 1)Au + f(t, u), 1 < alpha < 2, where A is a linear sectorial operator of negative type.

Attenuation of omega mesons in cold nuclear matter

The attenuation of. mesons in cold nuclear matter has been investigated via the time-dependent multiple-scattering Monte Carlo multicollisional (MCMC) intranuclear cascade model. The inelastic. width deduced from CBELSA/TAPS Collaboration data of meson transparency in complex nuclei (Gamma* similar or equal to 30 MeV/c(2)) is approximately 5 times lower than the value obtained with recent theoretical models and consistent with an in-medium total omega N cross section within 25-30 mb for an average meson momentum of 1.1 GeV/c. The momentum-dependent transparency ratios suggest an elastic/total cross-section ratio around 40%. For the case of CLAS Collaboration data a much higher width is deduced (Gamma* greater than or similar to 120 MeV/c(2)), with the MCMC model providing a consistent interpretation of the data, assuming a much higher meson absorption (sigma(omega N)* greater than or similar to 100 mb) for p(omega) similar to 1.7 GeV/c.

omega-Transaminases as efficient biocatalysts to obtain novel chiral selenium-amine ligands for Pd-catalysis

omega-Transaminases have been evaluated as biocatalysts in the reductive amination of organoselenium acetophenones to the corresponding amines, and in the kinetic resolution of racemic organoselenium amines. Kinetic resolution proved to be more efficient than the asymmetric reductive amination. By using these methodologies we were able to obtain both amine enantiomers in high enantiomeric excess (up to 99%). Derivatives of the obtained optically pure o-selenium 1-phenylethyl amine were evaluated as ligands in the palladium-catalyzed asymmetric alkylation, giving the alkylated product in up to 99% ee.

Sequential injection analysis implementing multiple standard additions for As speciation by liquid chromatography and atomic fluorescence spectrometry (SIA-HPLC-AFS)

An analytical procedure for multiple standard additions of arsenic species using sequential injection analysis (SIA) is proposed for their quantification in seafood extracts. SIA presented flexibility for generating multiple specie standards at the ng mL(-1) concentration level by adding different volumes of As(III), As(V), monomethylarsonic (MMA) and dimethylarsinic (DMA) to the sample. The mixed sample plus standard solutions were delivered from SIA to fill the HPLC injection loop. Subsequently, As species were separated by HPLC and analyzed by atomic fluorescence spectrometry (AFS). The proposed system comprised two independently controlled modules, with the HPLC loop acting as the intermediary device. The analytical frequency was enhanced by combining the actions of both modules. While the added sample was flowing through the chromatographic column towards the detection system, the SIA program started performing the standard additions to another sample. The proposed method was applied to spoiled seafood extracts. Detection limits based on 3 sigma for As(III), As(V), MMA and DMA were 0.023, 0.39, 0.45 and 1.0 ng mL(-1), respectively. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Sequential Injection Analysis (SIA) for Arsenic Speciation by Capillary Electrophoresis Hyphenated to Inductively Coupled Plasma Sector Field Mass Spectrometry (CE-ICP-SFMS)

Sequential injection analysis (SIA) is proposed for managing microvolumes of sample and arsenic species solutions for speciation analysis by capillary electrophoresis focusing on the reduction of hazardous waste residues. An electronically controlled hydrodynamic injector was projected to introduce microvolumes of solutions prepared by SIA into the CE capillary with precision better than 2%. The determination of arsenite, arsenate, monomethylarsonic acid, dimethylarsinic acid, and arsenobetaine was performed from 50 mu L volumes of lyophilized urine and extract of shrimp with the system hyphenated to inductively coupled plasma mass spectrometry (CE-ICP-SFMS).

Structure-activity relationships of omega-conotoxins MVIIA, MVIIC and 14 loop splice hybrids at N and P/Q-type calcium channels

The omega-conotoxins are a set of structurally related, four-loop, six cysteine containing peptides, that have a range of selectivities for different subtypes of the voltage-sensitive calcium channel (VSCC). To investigate the basis of the selectivity displayed by these peptides, we have studied the binding affinities of two naturally occurring omega-conotoxins, MVIIA and MVIIC and a series of 14 MVIIA/MVIIC loop hybrids using radioligand binding assays for N and P/Q-type Ca2+ channels in rat brain tissue. A selectivity profile was developed from the ratio of relative potencies at N-type VSCCs (using [I-125]GVIA radioligand binding assays) and P/Q-type VSCCs (using [I-125]MVIIC radioligand binding assays). in these peptides, loops 2 and 4 make the greatest contribution to VSCC subtype selectivity, while the effects of loops 1 and 3 are negligible. Peptides with homogenous combinations of loop 2 and 4 display clear selectivity preferences, while those with heterogeneous combinations of loops 2 and 4 are less discriminatory. H-1 NMR spectroscopy revealed that the global folds of MVIIA, MVIIC and the 14 loop hybrid peptides were similar; however, several differences in local structure were identified. Based on the binding data and the 3D structures of MVIIA, GVIA and MVIIC, we have developed a preliminary pharmacophore based on the omega-conotoxin residues most Likely to interact with the N-type VSCC. (C) 1999 Academic Press.

Novel omega-conotoxins from Conus catus discriminate among neuronal calcium channel subtypes

omega -Conotoxins selective for N-type calcium channels are useful in the management of severe pain. In an attempt to expand the therapeutic potential of this class, four new omega -conotoxins (CVIA-D) have been discovered in the venom of the piscivorous cone snail, Conus catus, using assay-guided fractionation and gene cloning. Compared with other omega -conotoxins, CVID has a novel loop 4 sequence and the highest selectivity for N-type over P/Q-type calcium channels in radioligand binding assays. CVIA-D also inhibited contractions of electrically stimulated rat vas deferens. In electrophysiological studies, omega -conotoxins CVID and MVIIA had similar potencies to inhibit current through central (alpha (1B-d)) and peripheral (alpha (1B-b)) splice variants of the rat N-type calcium channels when coexpressed with rat beta (3) in Xenopus oocytes, However, the potency of CVID and MVIIA increased when alpha (1B-d) and alpha (1B-b) were expressed in the absence of rat beta (3), an effect most pronounced for CVID at alpha (1B-d) (up to 540-fold) and least pronounced for MVIIA at alpha (1B-d) (3-fold). The novel selectivity of CVID may have therapeutic implications. H-1 NMR studies reveal that CMD possesses a combination of unique structural features, including two hydrogen bonds that stabilize loop 2 and place loop 2 proximal to loop 4, creating a globular surface that is rigid and well defined.

Functional significance of the beta-hairpin in the insecticidal neurotoxin omega-atracotoxin-Hv1a

omega -Atracotoxin-Hv1a is an insect-specific neurotoxin whose phylogenetic specificity derives from its ability to antagonize insect, but not vertebrate, voltage-gated calcium channels. In order to help understand its mechanism of action and to enhance its utility as a lead compound for insecticide development, we used a combination of protein engineering and site-directed mutagenesis to probe the toxin for key functional regions. First, we constructed a Hairpinless mutant in which the C-terminal beta -hairpin, which is highly conserved in this family of neurotoxins, was excised without affecting the fold of the residual disulfide-rich core of the toxin. The Hairpinless mutant was devoid of insecticidal activity, indicating the functional importance of the hairpin. We subsequently developed a highly efficient system for production of recombinant toxin and then probed the hairpin for key functional residues using alanine-scanning mutagenesis followed by a second round of mutagenesis based on initial hits from the alanine scan. This revealed that two spatially proximal residues, Asn(27) and Arg(35), form a contiguous molecular surface that is essential for toxin activity. We propose that this surface of the beta -hairpin is a key site for interaction of the toxin with insect calcium channels.