Augmentation de la production d'hydrogène par l'expression hétérologue d'hydrogénase et la production d’hydrogène à partir de résidus organiques

La recherche de sources d’énergie fiables ayant un faible coût environnemental est en plein essor. L’hydrogène, étant un transporteur d’énergie propre et simple, pourrait servir comme moyen de transport de l’énergie de l’avenir. Une solution idéale pour les besoins énergétiques implique une production renouvelable de l’hydrogène. Parmi les possibilités pour un tel processus, la production biologique de l’hydrogène, aussi appelée biohydrogène, est une excellente alternative. L’hydrogène est le produit de plusieurs voies métaboliques bactériennes mais le rendement de la conversion de substrat en hydrogène est généralement faible, empêchant ainsi le développement d’un processus pratique de production d’hydrogène. Par exemple, lorsque l’hydrogène est produit par la nitrogénase sous des conditions de photofermentation, chaque molécule d’hydrogène constituée requiert 4 ATP, ce qui rend le processus inefficace. Les bactéries photosynthétiques non sulfureuses ont la capacité de croître sous différentes conditions. Selon des études génomiques, Rhodospirillum rubrum et Rhodopseudomonas palustris possèdent une hydrogénase FeFe qui leur permettrait de produire de l’hydrogène par fermentation anaérobie de manière très efficace. Il existe cependant très peu d’information sur la régulation de la synthèse de cette hydrogénase ainsi que sur les voies de fermentation dont elle fait partie. Une surexpression de cette enzyme permettrait potentiellement d’améliorer le rendement de production d’hydrogène. Cette étude vise à en apprendre davantage sur cette enzyme en tentant la surexpression de cette dernière dans les conditions favorisant la production d’hydrogène. L’utilisation de résidus organiques comme substrat pour la production d’hydrogène sera aussi étudiée.

Improving the microbial production of biofuels through metabolic engineering

Les défis conjoints du changement climatique d'origine anthropique et la diminution des réserves de combustibles fossiles sont le moteur de recherche intense pour des sources d'énergie alternatives. Une avenue attrayante est d'utiliser un processus biologique pour produire un biocarburant. Parmi les différentes options en matière de biocarburants, le bio-hydrogène gazeux est un futur vecteur énergétique attrayant en raison de son efficacité potentiellement plus élevé de conversion de puissance utilisable, il est faible en génération inexistante de polluants et de haute densité d'énergie. Cependant, les faibles rendements et taux de production ont été les principaux obstacles à l'application pratique des technologies de bio-hydrogène. Des recherches intensives sur bio-hydrogène sont en cours, et dans les dernières années, plusieurs nouvelles approches ont été proposées et étudiées pour dépasser ces inconvénients. À cette fin, l'objectif principal de cette thèse était d'améliorer le rendement en hydrogène moléculaire avec un accent particulier sur l'ingénierie métabolique et l’utilisation de bioprocédés à variables indépendantes. Une de nos hypothèses était que la production d’hydrogène pourrait être améliorée et rendue plus économiquement viable par ingénierie métabolique de souches d’Escherichia coli producteurs d’hydrogène en utilisant le glucose ainsi que diverses autres sources de carbone, y compris les pentoses. Les effets du pH, de la température et de sources de carbone ont été étudiés. La production maximale d'hydrogène a été obtenue à partir de glucose, à un pH initial de 6.5 et une température de 35°C. Les études de cinétiques de croissance ont montré que la μmax était 0.0495 h-1 avec un Ks de 0.0274 g L-1 lorsque le glucose est la seule source de carbone en milieu minimal M9. .Parmi les nombreux sucres et les dérivés de sucres testés, les rendements les plus élevés d'hydrogène sont avec du fructose, sorbitol et D-glucose; 1.27, 1.46 et 1.51 mol H2 mol-1 de substrat, respectivement. En outre, pour obtenir les interactions entre les variables importantes et pour atteindre une production maximale d'hydrogène, un design 3K factoriel complet Box-Behnken et la méthodologie de réponse de surface (RSM) ont été employées pour la conception expérimentale et l'analyse de la souche d'Escherichia coli DJT135. Le rendement en hydrogène molaire maximale de 1.69 mol H2 mol-1 de glucose a été obtenu dans les conditions optimales de 75 mM de glucose, à 35°C et un pH de 6.5. Ainsi, la RSM avec un design Box-Behken était un outil statistique utile pour atteindre des rendements plus élevés d'hydrogène molaires par des organismes modifiés génétiquement. Ensuite, l'expression hétérologue de l’hydrogénases soluble [Ni-Fe] de Ralstonia eutropha H16 (l'hydrogénase SH) a tenté de démontrer que la mise en place d'une voie capable de dériver l'hydrogène à partir de NADH pourrait surpasser le rendement stoechiométrique en hydrogène.. L’expression a été démontrée par des tests in vitro de l'activité enzymatique. Par ailleurs, l'expression de SH a restaurée la croissance en anaérobie de souches mutantes pour adhE, normalement inhibées en raison de l'incapacité de réoxyder le NADH. La mesure de la production d'hydrogène in vivo a montré que plusieurs souches modifiées métaboliquement sont capables d'utiliser l'hydrogénase SH pour dériver deux moles d’hydrogène par mole de glucose consommé, proche du maximum théorique. Une autre stratégie a montré que le glycérol brut pourrait être converti en hydrogène par photofermentation utilisant Rhodopseudomonas palustris par photofermentation. Les effets de la source d'azote et de différentes concentrations de glycérol brut sur ce processus ont été évalués. À 20 mM de glycérol, 4 mM glutamate, 6.1 mol hydrogène / mole de glycérol brut ont été obtenus dans des conditions optimales, un rendement de 87% de la théorie, et significativement plus élevés que ce qui a été réalisé auparavant. En prolongement de cette étude, l'optimisation des paramètres a également été utilisée. Dans des conditions optimales, une intensité lumineuse de 175 W/m2, 30 mM glycérol et 4.5 mM de glutamate, 6.69 mol hydrogène / mole de glycérol brut ont été obtenus, soit un rendement de 96% de la valeur théorique. La détermination de l'activité de la nitrogénase et ses niveaux d'expression ont montré qu'il y avait relativement peu de variation de la quantité de nitrogénase avec le changement des variables alors que l'activité de la nitrogénase variait considérablement, avec une activité maximale (228 nmol de C2H4/ml/min) au point central optimal. Dans la dernière section, la production d'hydrogène à partir du glucose via la photofermentation en une seule étape a été examinée avec la bactérie photosynthétique Rhodobacter capsulatus JP91 (hup-). La méthodologie de surface de réponse avec Box-Behnken a été utilisée pour optimiser les variables expérimentales de façon indépendante, soit la concentration de glucose, la concentration du glutamate et l'intensité lumineuse, ainsi que d'examiner leurs effets interactifs pour la maximisation du rendement en hydrogène moléculaire. Dans des conditions optimales, avec une intensité lumineuse de 175 W/m2, 35 mM de glucose, et 4.5 mM de glutamate,, un rendement maximal d'hydrogène de 5.5 (± 0.15) mol hydrogène /mol glucose, et un maximum d'activité de la nitrogénase de 246 (± 3.5) nmol C2H4/ml/min ont été obtenus. L'analyse densitométrique de l'expression de la protéine-Fe nitrogenase dans les différentes conditions a montré une variation significative de l'expression protéique avec un maximum au point central optimisé. Même dans des conditions optimales pour la production d'hydrogène, une fraction significative de la protéine Fe a été trouvée dans l'état ADP-ribosylée, suggérant que d'autres améliorations des rendements pourraient être possibles. À cette fin, un mutant amtB dérivé de Rhodobacter capsulatus JP91 (hup-) a été créé en utilisant le vecteur de suicide pSUP202. Les résultats expérimentaux préliminaires montrent que la souche nouvellement conçue métaboliquement, R. capsulatus DG9, produit 8.2 (± 0.06) mol hydrogène / mole de glucose dans des conditions optimales de cultures discontinues (intensité lumineuse, 175 W/m2, 35 mM de glucose et 4.5 mM glutamate). Le statut d'ADP-ribosylation de la nitrogénase-protéine Fe a été obtenu par Western Blot pour la souche R. capsulatus DG9. En bref, la production d'hydrogène est limitée par une barrière métabolique. La principale barrière métabolique est due au manque d'outils moléculaires possibles pour atteindre ou dépasser le rendement stochiométrique en bio-hydrogène depuis les dernières décennies en utilisant les microbes. À cette fin, une nouvelle approche d’ingénierie métabolique semble très prometteuse pour surmonter cette contrainte vers l'industrialisation et s'assurer de la faisabilité de la technologie de la production d'hydrogène. Dans la présente étude, il a été démontré que l’ingénierie métabolique de bactéries anaérobiques facultatives (Escherichia coli) et de bactéries anaérobiques photosynthétiques (Rhodobacter capsulatus et Rhodopseudomonas palustris) peuvent produire de l'hydrogène en tant que produit majeur à travers le mode de fermentation par redirection métabolique vers la production d'énergie potentielle. D'autre part, la méthodologie de surface de réponse utilisée dans cette étude représente un outil potentiel pour optimiser la production d'hydrogène en générant des informations appropriées concernant la corrélation entre les variables et des producteurs de bio-de hydrogène modifiés par ingénierie métabolique. Ainsi, un outil d'optimisation des paramètres représente une nouvelle avenue pour faire un pont entre le laboratoire et la production d'hydrogène à l'échelle industrielle en fournissant un modèle mathématique potentiel pour intensifier la production de bio-hydrogène. Par conséquent, il a été clairement mis en évidence dans ce projet que l'effort combiné de l'ingénierie métabolique et la méthodologie de surface de réponse peut rendre la technologie de production de bio-hydrogène potentiellement possible vers sa commercialisation dans un avenir rapproché.

Rôle de l'AmtB dans la régulation de la nitrogénase et la production d'hydrogène chez la bactérie Rhodobacter capsulatus

L’azote est l’élément le plus abondant dans l’atmosphère terrestre avec un pourcentage atteignant 78 %. Composant essentiel pour la biosynthèse des matériels organiques cellulaires, il est inutilisable sous sa forme diatomique (N2) très stable par la plupart des organismes. Seules les bactéries dites diazotrophiques comme Rhodobacter capsulatus sont capables de fixer l’azote moléculaire N2 par le biais de la synthèse d’une enzyme, la nitrogénase. Cette dernière catalyse la réduction du N2 en ammonium (NH4) qui peut alors être assimilé par d’autres organismes. La synthèse et l’activité de la nitrogénase consomment beaucoup d’énergie ce qui implique une régulation rigoureuse et son inhibition tant qu’une quantité suffisante d’ammonium est disponible. Parmi les protéines impliquées dans cette régulation, la protéine d’intérêt AmtB est un transporteur membranaire responsable de la perception et le transport de l’ammonium. Chez R. capsulatus, il a été démontré que suite à l’addition de l’ammonium, l’AmtB inhibe de façon réversible (switch off/switch on) l’activité de la nitrogénase en séquestrant la protéine PII GlnK accompagnée de l’ajout d’un groupement ADP ribose sur la sous unités Fe de l’enzyme par DraT. De plus, la formation de ce complexe à lui seul ne serait pas suffisant pour cette inactivation, ce qui suggère la séquestration d’une troisième protéine, DraG, afin d’inhiber son action qui consiste à enlever l’ADP ribose de la nitrogénase et donc sa réactivation. Afin de mieux comprendre le fonctionnement de l’AmtB dans la régulation et le transport de l’ammonium à un niveau moléculaire et par la même occasion la fixation de l’azote, le premier volet de ce mémoire a été d’introduire une mutation ponctuelle par mutagénèse dirigée au niveau du résidu conservé W237 de l’AmtB. La production d’hydrogène est un autre aspect longtemps étudié chez R. capsulatus. Cette bactérie est capable de produire de l’hydrogène à partir de composés organiques par photofermentation suite à l’intervention exclusive de la nitrogénase. Plusieurs études ont été entreprises afin d’améliorer la production d’hydrogène. Certaines d’entre elles se sont intéressées à déterminer les conditions optimales qui confèrent une production maximale de gaz tandis que d’autres s’intéressent au fonctionnement de la bactérie elle même. Ainsi, le fait que la bioproduction de H2 par fermentation soit catalysée par la nitrogénase cela implique la régulation de l’activité de cette dernière par différents mécanismes dont le switch off par ADP ribosylation de l’enzyme. De ce fait, un mutant de R. capsulatus dépourvu d’AmtB (DG9) a été étudié dans la deuxième partie de cette thèse en termes d’activité de la nitrogénase, de sa modification par ADP ribosylation avec la détection des deux protéines GlnK et DraG qui interviennent dans cette régulation pour connaitre l’influence de différents acides aminés sur la régulation de la nitrogénase et pour l‘utilisation future de cette souche dans la production d’H2 car R. capsulatus produit de l’hydrogène par photofermentation grâce à cette enzyme. Les résultats obtenus ont révélé une activité de la nitrogénase continue et ininterrompue lorsque l’AmtB est absent avec une activité maximale quand la proline est utilisée comme source d’azote durant la culture bactérienne ce qui implique donc que l’abolition de l’activité de cette protéine entraine une production continue d’H2 chez R. capsulatus lorsque la proline est utilisée comme source d’azote lors de la culture bactérienne. Par ailleurs, avec des Western blots on a pu déterminer l’absence de régulation par ADP ribosylation ainsi que les expressions respectives de GlnK et DraG inchangées entre R. capsulatus sauvage et muté. En conclusion, la nitrogénase n’est pas modifiée et inhibée lorsque l’amtB est muté ce qui fait de la souche R. capsulatus DG9 un candidat idéal pour la production de biohydrogène en particulier lorsque du glucose et de la proline sont respectivement utilisés comme source de carbone et d'azote pour la croissance.

Développement de nouveaux matériaux organométalliques pour des applications dans le domaine de la conversion d’énergie solaire

Dans un contexte où l’approvisionnement énergétique mondial du 21e siècle est un enjeu majeur, le développement de sources d’énergie renouvelables suscite l’attention croissante de la communauté scientifique et industrielle. L’énergie solaire est définitivement l’une des meilleures alternatives aux combustibles fossiles en tant que source d’énergie du monde de demain. Ce mémoire traite donc du développement de nouveaux matériaux organométalliques pour des applications de photorécoltage d’énergie en photovoltaïque et en production d’hydrogène. Le premier chapitre présente la synthèse assistée par microondes de quatre nouveaux complexes de Co(II), Ni(II), Cu(II) et Zn(II) basés sur le ligand tétra-p-méthoxyphényl-azadipyrrométhène (ADPM) avec des rendements variant de 89% à quantitatif. Ces complexes sont mis en relation avec d’autres complexes homoleptiques connus portant le tétraphényl-ADPM comme ligand ainsi qu’avec leurs chélates de BF2+ pour une meilleure compréhension des tendances engendrées par la substitution de l’agent coordonnant et/ou des substituants p-méthoxy. Pour ce faire, le comportement électrochimique et photophysique est présenté. De façon générale, la présence des quatre groupements p-méthoxy semble rendre les dérivés de cet ADPM plus susceptibles à la dégradation électrochimique en conditions d’oxydation et induire un déplacement bathochromique des propriétés optiques d’absorption et d’émission. Les structures rayons X du ligand tétra-p-méthoxyphényl-ADPM et de son complexe homoleptique de Co(II) sont aussi discutées. Cette étude a été effectuée dans l’espoir de fournir des informations utiles sur la stabilité des ADPM aux chercheurs du domaine photovoltaïque en quête de nouveaux chromophores dans le proche infrarouge (NIR). Le deuxième chapitre présente quant à lui les propriétés de senseur envers les anions F-, OAc- et H2PO4- de deux nouveaux complexes neutres de Re(I) de type mono- et dinucléaire basés sur une phénanthroline substituée en position 5 contenant un récepteur thio-urée. Ces composés ont été obtenus dans des rendements de 81% et 60%, respectivement. L’effet de la formation de ponts hydrogène lors de l’ajout d’anions versus la déprotonation du récepteur a été évalué par des titrations UV/Vis et RMN 1H et semble indiquer que la formation de la base conjuguée du récepteur est favorisée pour ce type de système. De plus, la structure rayons X d’un des précurseurs est présentée et permet une discussion sur la chiralité des complexes mono- et dinucléaire obtenus. L’obtention d’un complexe bimétallique par autoassemblage ouvre la voie à la préparation d’antennes moléculaires pour des systèmes de photosynthèse artificielle.

Nanostructured catalysts for the development of the hydrogen economy

La catalyse joue un rôle essentiel dans de nombreuses applications industrielles telles que les industries pétrochimique et biochimique, ainsi que dans la production de polymères et pour la protection de l’environnement. La conception et la fabrication de catalyseurs efficaces et rentables est une étape importante pour résoudre un certain nombre de problèmes des nouvelles technologies de conversion chimique et de stockage de l’énergie. L’objectif de cette thèse est le développement de voies de synthèse efficaces et simples pour fabriquer des catalyseurs performants à base de métaux non nobles et d’examiner les aspects fondamentaux concernant la relation entre structure/composition et performance catalytique, notamment dans des processus liés à la production et au stockage de l’hydrogène. Dans un premier temps, une série d’oxydes métalliques mixtes (Cu/CeO2, CuFe/CeO2, CuCo/CeO2, CuFe2O4, NiFe2O4) nanostructurés et poreux ont été synthétisés grâce à une méthode améliorée de nanocasting. Les matériaux Cu/CeO2 obtenus, dont la composition et la structure poreuse peuvent être contrôlées, ont ensuite été testés pour l’oxydation préférentielle du CO dans un flux d’hydrogène dans le but d’obtenir un combustible hydrogène de haute pureté. Les catalyseurs synthétisés présentent une activité et une sélectivité élevées lors de l’oxydation sélective du CO en CO2. Concernant la question du stockage d’hydrogène, une voie de synthèse a été trouvée pour le composét mixte CuO-NiO, démontrant une excellente performance catalytique comparable aux catalyseurs à base de métaux nobles pour la production d’hydrogène à partir de l’ammoniaborane (aussi appelé borazane). L’activité catalytique du catalyseur étudié dans cette réaction est fortement influencée par la nature des précurseurs métalliques, la composition et la température de traitement thermique utilisées pour la préparation du catalyseur. Enfin, des catalyseurs de Cu-Ni supportés sur silice colloïdale ou sur des particules de carbone, ayant une composition et une taille variable, ont été synthétisés par un simple procédé d’imprégnation. Les catalyseurs supportés sur carbone sont stables et très actifs à la fois dans l’hydrolyse du borazane et la décomposition de l’hydrazine aqueuse pour la production d’hydrogène. Il a été démontré qu’un catalyseur optimal peut être obtenu par le contrôle de l’effet bi-métallique, l’interaction métal-support, et la taille des particules de métal.

Photocatalytic production of chemicals and hydrogen from biomass

In this work, with the aim to tackle several approaches towards sustainable chemistry, two reactions were studied: aerobic photo-oxidation of biomass derived 5-hydroxymethyl-2-furfural (HMF), and anaerobic photo-reforming of glycerol known as a by-product in biodiesel industry, towards production of chemicals and hydrogen. Solar-assisted reactions were performed by means of heterogeneous photocatalysis, in mild conditions such as atmospheric pressure, room temperature and water as a benign solvent. Titanium dioxide (lab-synthesized and commercial) was used as a photo-active catalyst, which surface was modified by introducing different metal (e.g. Au, Au-Cu, Pt) and metal oxide (e.g. NiO) nanoparticles. The prepared materials were characterized by XRD, DRS, BET, TEM, SEM, RAMAN and other techniques. The influence of the support, the size and type of the deposited metal and metal oxide nanoparticles on the photo-catalytic transformation of HMF and glycerol was evaluated. In the case of HMF, the influence of the base addition and the oxygen content on the reaction selectivity was also studied. The effect of the crystalline phase composition and morphology of TiO2 in the glycerol photo-reforming reaction was assessed as well. The surface of the synthesized TiO2 nano-powders was investigated by means of Surface Organometallic Chemistry (SOMC) approach. In particular, the surface was characterized by chemical titration and DRIFT techniques. Furthermore, the SOMC concept allowed preparing of well-dispersed Pt nanoparticles on the TiO2 surface. The photo-catalytic activity of this sample in the glycerol photo-reforming process was tested and compared to that of other Pt-containing catalysts prepared by conventional technics. In view of avoiding the agglomeration and sedimentation of suspended titania powders in water media, thick films of synthesized and commercial TiO2 were deposited on a conductive substrate using screen-printing technique. The prepared electrodes were characterized by profilometry, SEM, XRD, optical, electrochemical and photo-electrochemical methods.

An Asp49 Phospholipase A2 From Snake Venom Induces Cyclooxygenase-2 Expression And Prostaglandin E2 Production Via Activation Of Nf-κb, P38mapk, And Pkc In Macrophages.

Phospholipases A2 (PLA2) are key enzymes for production of lipid mediators. We previously demonstrated that a snake venom sPLA2 named MT-III leads to prostaglandin (PG)E2 biosynthesis in macrophages by inducing the expression of cyclooxygenase-2 (COX-2). Herein, we explored the molecular mechanisms and signaling pathways leading to these MT-III-induced effects. Results demonstrated that MT-III induced activation of the transcription factor NF-κB in isolated macrophages. By using NF-κB selective inhibitors, the involvement of this factor in MT-III-induced COX-2 expression and PGE2 production was demonstrated. Moreover, MT-III-induced COX-2 protein expression and PGE2 release were attenuated by pretreatment of macrophages with SB202190, and Ly294002, and H-7-dihydro compounds, indicating the involvement of p38MAPK, PI3K, and PKC pathways, respectively. Consistent with this, MT-III triggered early phosphorylation of p38MAPK, PI3K, and PKC. Furthermore, SB202190, H-7-dihydro, but not Ly294002 treatment, abrogated activation of NF-κB induced by MT-III. Altogether, these results show for the first time that the induction of COX-2 protein expression and PGE2 release, which occur via NF-κB activation induced by the sPLA2-MT-III in macrophages, are modulated by p38MAPK and PKC, but not by PI3K signaling proteins.

Microbial Lipid Production: Screening With Yeasts Grown On Brazilian Molasses.

Rhodotorula glutinis CCT 2182, Rhodosporidium toruloides CCT 0783, Rhodotorula minuta CCT 1751 and Lipomyces starkeyi DSM 70296 were evaluated for the conversion of sugars from Brazilian molasses into single-cell oil (SCO) feedstock for biodiesel. Pulsed fed-batch fermentations were performed in 1.65 l working volume bioreactors. The maximum specific growth rate (µmax), lipid productivity (Pr) and cellular lipid content were, respectively, 0.23 h(-1), 0.41 g l(-1) h(-1), and 41% for Rsp. toruloides; 0.20 h(-1), 0.27 g l(-1) h(-1), and 36% for Rta. glutinis; 0.115 h(-1), 0.135 g l(-1) h(-1), and 27 % for Rta. minuta; and 0.11 h(-1), 0.13 g l(-1) h(-1), and 32% for L. starkeyi. Based on their microbial lipid productivity, content, and profile, Rsp. toruloides and Rta. glutinis are promising candidates for biodiesel production from Brazilian molasses. All the oils from the yeasts were similar to the composition of plant oils (rapeseed and soybean) and could be used as raw material for biofuels, as well as in food and nutraceutical products.

Islet Neogenesis-associated Protein (ingap): The Role Of Its Endogenous Production As A Positive Modulator Of Insulin Secretion.

Islet neogenesis-associated protein (INGAP) is a peptide found in pancreatic exocrine-, duct- and islet- non-β-cells from normal hamsters. Its increase induced by either its exogenous administration or by the overexpression of its gene enhances β-cell secretory function and increases β-cell mass by a combination of stimulation of cell replication and islet neogenesis and reduction of β-cell apoptosis. We studied the potential modulatory role of endogenous INGAP in insulin secretion using two different experimental approaches. Hamster islets transfected with INGAP-small interfering RNA (INGAP-siRNA) were used to study glucose-stimulated insulin secretion (GSIS). In parallel, freshly isolated islets were incubated with high glucose and the same concentration of either a specific anti-INGAP rabbit serum or normal rabbit serum. INGAP-siRNA transfected islets reduced their INGAP mRNA and protein content by 35.1% and 47.2%, respectively whereas GSIS decreased by 25.8%. GSIS by transfected islets attained levels comparable to those recorded in control islets when INGAP pentadecapeptide (INGAP-PP) was added to the culture medium. INGAP antibody in the medium decreased significantly GSIS in a dose-dependent manner. These results indicate that endogenous INGAP plays a physiological positive modulatory role in insulin secretion, supporting its possible use in the treatment of prediabetes and Type 2 diabetes.

Measurement Of Longitudinal Spin Asymmetries For Weak Boson Production In Polarized Proton-proton Collisions At Rhic.

We report measurements of single- and double-spin asymmetries for W^{±} and Z/γ^{*} boson production in longitudinally polarized p+p collisions at sqrt[s]=510  GeV by the STAR experiment at RHIC. The asymmetries for W^{±} were measured as a function of the decay lepton pseudorapidity, which provides a theoretically clean probe of the proton's polarized quark distributions at the scale of the W mass. The results are compared to theoretical predictions, constrained by polarized deep inelastic scattering measurements, and show a preference for a sizable, positive up antiquark polarization in the range 0.05

Macrophage Cell Activation With Acute Apical Abscess Contents Determined By Interleukin-1 Beta And Tumor Necrosis Factor Alpha Production.

This clinical study has investigated the antigenic activity of bacterial contents from exudates of acute apical abscesses (AAAs) and their paired root canal contents regarding the stimulation capacity by levels of interleukin (IL)-1 beta and tumor necrosis factor alpha (TNF-α) throughout the root canal treatment against macrophage cells. Paired samples of infected root canals and exudates of AAAs were collected from 10 subjects. Endodontic contents were sampled before (root canal sample [RCS] 1) and after chemomechanical preparation (RCS2) and after 30 days of intracanal medication with calcium hydroxide + chlorhexidine gel (Ca[OH]2 + CHX gel) (RCS3). Polymerase chain reaction (16S rDNA) was used for detection of the target bacteria, whereas limulus amebocyte lysate was used to measure endotoxin levels. Raw 264.7 macrophages were stimulated with AAA exudates from endodontic contents sampled in different moments of root canal treatment. Enzyme-linked immunosorbent assays were used to measure the levels of TNF-α and IL-1 beta. Parvimonas micra, Porphyromonas endodontalis, Dialister pneumosintes, and Prevotella nigrescens were the most frequently detected species. Higher levels of endotoxins were found in samples from periapical exudates at RCS1 (P < .005). In fact, samples collected from periapical exudates showed a higher stimulation capacity at RCS1 (P < .05). A positive correlation was found between endotoxins from exudates with IL-1 beta (r = 0.97) and TNF-α (r = 0.88) production (P < .01). The significant reduction of endotoxins and bacterial species achieved by chemomechanical procedures (RCS2) resulted in a lower capacity of root canal contents to stimulate the cells compared with that at RCS1 (P < .05). The use of Ca(OH)2 + CHX gel as an intracanal medication (RCS3) improved the removal of endotoxins and bacteria from infected root canals (P < .05) whose contents induced a lower stimulation capacity against macrophages cells at RCS1, RCS2, and RCS3 (P < .05). AAA exudates showed higher levels of endotoxins and showed a greater capacity of macrophage stimulation than the paired root canal samples. Moreover, the use of intracanal medication improved the removal of bacteria and endotoxins from infected root canals, which may have resulted in the reduction of the inflammatory potential of the root canal content.

[lean Production And Psychosocial Risks: The Case Of A Multinational Merger In A Metallurgical Company In Brazil].

This study focused on the method known as lean production as a work-related psychosocial risk factor in a Brazilian multinational auto parts company after its merger with other multinational companies. The authors conducted a qualitative analysis of two time points: the first using on-site observation and key interviews with managers and workers during implementation of lean production in 1996; the second, 16 years later, comparing data from a document search in labor inspection records from the Ministry of Labor and Employment and legal proceedings initiated by the Office of the Public Prosecutor for Labor Affairs. The merger led to layoffs, replacements, and an increase in the workday. A class action suit was filed on grounds of aggravated working conditions. The new production model led to psychosocial risks that increased the need for workers' health precautions when changes in the production process introduced new and increased risks of physical and mental illnesses.

Effects Of Partial Inhibition Of Respiratory Complex I On H2o 2 Production By Isolated Brain Mitochondria In Different Respiratory States.

The aim of this work was to characterize the effects of partial inhibition of respiratory complex I by rotenone on H2O2 production by isolated rat brain mitochondria in different respiratory states. Flow cytometric analysis of membrane potential in isolated mitochondria indicated that rotenone leads to uniform respiratory inhibition when added to a suspension of mitochondria. When mitochondria were incubated in the presence of a low concentration of rotenone (10 nm) and NADH-linked substrates, oxygen consumption was reduced from 45.9 ± 1.0 to 26.4 ± 2.6 nmol O2 mg(-1) min(-1) and from 7.8 ± 0.3 to 6.3 ± 0.3 nmol O2 mg(-1) min(-1) in respiratory states 3 (ADP-stimulated respiration) and 4 (resting respiration), respectively. Under these conditions, mitochondrial H2O2 production was stimulated from 12.2 ± 1.1 to 21.0 ± 1.2 pmol H2O2 mg(-1) min(-1) and 56.5 ± 4.7 to 95.0 ± 11.1 pmol H2O2 mg(-1) min(-1) in respiratory states 3 and 4, respectively. Similar results were observed when comparing mitochondrial preparations enriched with synaptic or nonsynaptic mitochondria or when 1-methyl-4-phenylpyridinium ion (MPP(+)) was used as a respiratory complex I inhibitor. Rotenone-stimulated H2O2 production in respiratory states 3 and 4 was associated with a high reduction state of endogenous nicotinamide nucleotides. In succinate-supported mitochondrial respiration, where most of the mitochondrial H2O2 production relies on electron backflow from complex II to complex I, low rotenone concentrations inhibited H2O2 production. Rotenone had no effect on mitochondrial elimination of micromolar concentrations of H2O2. The present results support the conclusion that partial complex I inhibition may result in mitochondrial energy crisis and oxidative stress, the former being predominant under oxidative phosphorylation and the latter under resting respiration conditions.

S-nitrosothiols Regulate Nitric Oxide Production And Storage In Plants Through The Nitrogen Assimilation Pathway.

Nitrogen assimilation plays a vital role in plant metabolism. Assimilation of nitrate, the primary source of nitrogen in soil, is linked to the generation of the redox signal nitric oxide (NO). An important mechanism by which NO regulates plant development and stress responses is through S-nitrosylation, that is, covalent attachment of NO to cysteine residues to form S-nitrosothiols (SNO). Despite the importance of nitrogen assimilation and NO signalling, it remains largely unknown how these pathways are interconnected. Here we show that SNO signalling suppresses both nitrate uptake and reduction by transporters and reductases, respectively, to fine tune nitrate homeostasis. Moreover, NO derived from nitrate assimilation suppresses the redox enzyme S-nitrosoglutathione Reductase 1 (GSNOR1) by S-nitrosylation, preventing scavenging of S-nitrosoglutathione, a major cellular bio-reservoir of NO. Hence, our data demonstrates that (S)NO controls its own generation and scavenging by modulating nitrate assimilation and GSNOR1 activity.

[between The Country And The Laboratory: The Dynamics Of The Production Of Knowledge At The Menopause Outpatients Clinic At Caism, Unicamp.]

This study investigates the practices involved in the production of knowledge about menopause at Caism, Unicamp, a reference center for public policies for women's health. Gynecological appointments and psychological support meetings were observed, and women and doctors were interviewed in order to identify what discourse circulates there and how different actors are brought in to ensure that the knowledge produced attains credibility and travels beyond the boundaries of the teaching hospital to become universal. The analysis is based on localized studies aligned with social studies of science and technology.