Conjugation of Toll Like Receptor 7 agonist through conjugation to immunogenic proteins. Synthesis, characterization, formulation and pre-clinical evaluation

The next generation of vaccine adjuvant are represented by a wide ranging set of molecules called Toll like agonists (TLR’s). Although many of these molecules are complex structures extracted from microorganisms, small molecule TLR agonists have also been identified. However, delivery systems have not been optimized to allow their effective delivery in conjunction with antigens. Here we describe a novel approach in which a small molecule TLR agonist has been conjugated directly to antigens to ensure effective co delivery. We describe the conjugation of a relevant protein, a recombinant protective antigen from S.pneumoniae (RrgB), which is linked to a TLR7 agonist. Following thorough characterization to ensure there was no aggregation, the conjugate was evaluated in a murine infection model. Results showed that the conjugate extended animals’ survival after lethal challenge with S.pneumoniae. Comparable results were obtained with a 10 fold lower dose than that of the native unconjugated antigen. Notably, the animals immunized with the same dose of unconjugated TLR7 agonist and antigen showed no adjuvant effect. The increased immunogenicity was likely a consequence of the co-localization of TLR7 agonist and antigen by chemical binding and is was more effective than simple co-administration. Likely, this approach can be adopted to reduce the dose of antigen required to induce protective immunity, and potentially increase the safety of a broad variety of vaccine candidates

Amputation and heat induced protein synthesis in the regenerating forelimb of Notophthalmus viridescens

This thesis compares the responses of regenerating forelimb tissues of the newt Notophthalmu..f vlridescens to the stresses of hyperthermia and ID.echanical injury of amputation. In particular, both quantitative and qualitative changes in the synthesis of soluble proteins in stump tissues, including those of the heat shock protein family (HSP70-1ike) were examined. Results from SDS-PAGEfluorography indicate that the trauma of amputation mimics the heat shock response both quantitatively and temporally in its transient repression of the synthesis of most normal cellular proteins, and qualitatively. in the locaJized expression of two unique proteins (hsp30 and hsp70). Fluorography of proteins separated by twodimensional gets revealed that thelCl4:alizedt amputation induced 70kDa protein (amp70) was distinct from the more basic newt hsp/hsc70 isoforms. Although limb amputation resulted in an increase in the synthesis of HSP70 mRNA analogous to that induced by heat 3.b.OCKf amp70 did not cross-react with murine monoclonal antibodies directed against both the inducible and cognate HSP70 proteins of the human. Thus, the possible relationship of amp70 to other members of the HSP70-1ike protein family remains unclear. Western analyses indicated that the levels of the constitutive form of HSP70 (hsc70) were found to be regulated in a stage-dependent manner in the distal stump tissues of the regen,erating forelimb of the newt. The highest levels were found in the mid-late bud stage, a period during which rapidly dividing blastema cells begin to redifferentiate in a proximodistal direction. Immediately after amputation) hsc70 synthesis and accumulation was depressed below steady-state levels measured in the unamputated limb~ The results are discussed in light of a possible role for HSPs and amputatio~ induced proteins in the epimorphic regeneration of the amphibian limb.

An investigation into differences between indoleacetic acid and fusicoccin in their influence on RNA synthesis, protein synthesis and growth in Avena coleoptile tissue

Growth stimulation of Avena coleoptile tissue by indoleacetic acid (IAA) and fusicoccin (FC) was compared by measuring both their influence on RNA and protein synthesis during IAA or FC stimulated growth. FC stimulated growth more than IAA during the initial four hour exposure, after which the growth rate gradually declined to the control rate. FC, but not IAA, increased the uptake of 3H-Ieucine into tissue and the specific radioactivity of extracted protein. Cycloheximide inhibited the incorporation of 3H-Ieucine into protein by approximately 60% to 70% in all cases. In the presence of cycloheximide 3H-radioactivity accumulated in FC-treated tissue, whereas IAA did not seem to influence 3H-accumulation. These results suggest that FC stimulated leucine uptake into the tissue and that increased specific activity of coleoptile protein is due to increased leucine uptake, not an increased rate of protein synthesis. There was no measurable influence of IAA and/or FC on RNA and protein synthesis during the initial hours of a growth stimulation. Inhibitors of RNA and protein synthesis, actinomycin D and cycloheximide, respectively, severely inhibited IAA enhanced growth but only partially inhibited FC stimulated growth. The data are consistent with suggestions that a rapidly turning over protein participates in IAA stimulated growth, and that a continual synthesis of RNA and proteins is an absolute requirement for a long term growth response to IAA. On the contrary, FC-stimulated growth exhibited less dependency on the transcription and translation processes. The data are consistent with proposals suggesting different sites of action for FC and IAA stimulated growth. l?hen compared to CO2-free air, CO2 at 300 ppm had no significant influence on coleoptile growth and protein synthesis in the presence or absence of lAA or FC. Also, I mM malate, pH 6.0 did not influence growth of coleoptiles in the presence or absence of lAA. This result was obtained despite reports indicating that 300 ppm CO2 or I mM malate stimulates growth and protein synthesis. This lack of difference between CO2-treated and untreated tissue could indicate either that the interstitial space CO2 concentration is not actually different in the two treatments due to significant endogenous respiratory CO2 or else the data would suggest a very loose coupling between dark CO2 fixation and growth. IAA stimulated the in vivo fixation of 14c-bicarbonate (NaHI4c03) by about 25% and the addition of cycloheximide caused an inhibition of bicarbonate fixation within 30 min. Cycloheximide has also been reported to inhibit IAA-stimulated H+ excretion. These data are consistent with the acid growth theory and suggest that lAA stimulated growth involves dark CO2 fixation. The roles of dark CO2 fixation in lAA-stimulated growth are discussed.

Chalcopyrite and bornite differentially affect protein synthesis in planktonic cells of Acidithiobacillus ferrooxidans

Acidithiobacillus ferrooxidans is used in bioleaching industrial operations to recover metal ions from mineral sulfides. Chalcopyrite and bornite are copper sulfides that have the same elemental composition, but differ in their susceptibility to the bioleaching process. Our objective was to identify differentially expressed proteins in A. ferrooxidans LR cells exposed to chalcopyrite or bornite, as a sole energy source, for 24 hours. Compared to the control (without minerals), proteins were induced or repressed in planktonic cells after contact with chalcopyrite or bornite by 24 hours. These results demonstrated that the time of exposure to the copper minerals was enough to trigger distinct responses in the A. ferrooxidans metabolism. © 2007 Trans Tech Publications.

Mesenchymal stem cells modulate release of matrix proteins from tendon surfaces in vitro: a potential beneficial therapeutic effect

Aim: Injury of tendons contained within a synovial environment, such as joint, bursa or tendon sheath, frequently fails to heal and releases matrix proteins into the synovial fluid, driving inflammation. This study investigated the effectiveness of cells to seal tendon surfaces and provoke matrix synthesis as a possible effective injectable therapy. Materials & methods: Equine flexor tendon explants were cultured overnight in suspensions of bone marrow and synovium-derived mesenchymal stems cells and, as controls, two sources of fibroblasts, derived from tendon and skin, which adhered to the explants. Release of the most abundant tendon extracellular matrix proteins into the media was assayed, along with specific matrix proteins synthesis by real-time PCR. Results: Release of extracellular matrix proteins was influenced by the coating cell type. Fibroblasts from skin and tendon appeared less capable of preventing the release of matrix proteins than mesenchymal stems cells. Conclusion: The source of cell is an important consideration for cell therapy.

Bio-inspired optimization & sampling technique for side-chain packing in MCCE

The prediction of proteins' conformation helps to understand their exhibited functions, allows for modeling and allows for the possible synthesis of the studied protein. Our research is focused on a sub-problem of protein folding known as side-chain packing. Its computational complexity has been proven to be NP-Hard. The motivation behind our study is to offer the scientific community a means to obtain faster conformation approximations for small to large proteins over currently available methods. As the size of proteins increases, current techniques become unusable due to the exponential nature of the problem. We investigated the capabilities of a hybrid genetic algorithm / simulated annealing technique to predict the low-energy conformational states of various sized proteins and to generate statistical distributions of the studied proteins' molecular ensemble for pKa predictions. Our algorithm produced errors to experimental results within .acceptable margins and offered considerable speed up depending on the protein and on the rotameric states' resolution used.

Purification and analysis of protein synthetic initiation factors from Volvox Carteri

Volvox carteri, a multi-celled green algae, can grow synchronously given a sixteen hour light period followed by an eight hour dark period, a cycle which is repeated for a 48 hour growth cycle total. Near the end of each light period, reproductive cells divide rapidly resulting in the differentiation of ceIls. When the dark period begins, this differentiation stops and the cells remain dormant with little protein synthesis or differentiation occurring. Immediately after the lights come back on, however, the cells again undergo rapid protein synthesis and complete their differentiation. Previous studies have concluded that Volvox carteri discontinue protein synthesis during the dark phase due to regulation at the translational level and not the transcriptional level. Therefore, the inhibition of protein synthesis does not lie in the transfer of the protein coding sequence from DNA to mRNA, but rather in the transfer of this information from the mRNA to the ribosomes. My research examined this translational regulation to determine the factor(s) causing the discontinuation of protein synthesis during the dark phase. Evidence from other research further suggests that the control of translation lies in the initiation step rather than the elongation step. Eukaryotic initiation factors aid in the binding of the ribosomal subunits to the mRNA to initiate protein synthesis. It is known that initiation factors can be modified by phosphorylation, regulating their activity. Therefore, my study focused upon isolating some of these initiation factors in order to determine whether or not such modifications are responsible for the inhibition of dark phase protein synthesis in Volvox carteri.

Expressão gênica diferencial em tecido muscular de bovinos Nelore divergentes para qualidade de carne

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

Determinazione di amminotioli mediante elettroforesi capillare

The aminothiols are critical cellular components that play numerous and important roles in metabolism as key extracellular reducing agents, critical substrates for proteins synthesis and detoxificants of free radicals and peroxides. Because altered thiols levels in body fluids are linked to specific pathological conditions, their measurement is thus considered very important. One method to determine these compounds is the capillary electrophoresis, a technique that involves the separation of charged molecules on the basis of their movement under the influence of an applied electric field. The instrument used in this work is equipped with an amperometric detector recording the current of the thiols oxidized at the end of the capillary at a BDD electrode. The aim of this work is to find a valid method for the separations of the aminothiols analyzed, in terms of capillary coating and experimental conditions. In order to find an alternative and less expensive electrode than BDD and to increase sensitivity for the detection of the thiols, a modified electrode consisting in a carbon paste electrode containing Cobalt-phthalocyanine has been studied. In this electrode Cobalt-phthalocyanine works as electrocatalyst to enhance the oxidation reaction, meanwhile the graphite acts as conductive mean. This kind of electrode shows great sensibility and low detection limits for the thiols that have a free thiolic group, but it is not sensible to disulfides. The analysis of human plasma point out that the best method found for the capillary electrophoresis is not useful for the detection of aminothiols in a healthy person, because the very low concentrations in which they are present.

The role of mechanistic target of rapamycin (mTOR) pathway and synaptic protein GABAA-R in cortical GABAergic cell connectivity

Quelque 30 % de la population neuronale du cortex mammalien est composée d’une population très hétérogène d’interneurones GABAergiques. Ces interneurones diffèrent quant à leur morphologie, leur expression génique, leurs propriétés électrophysiologiques et leurs cibles subcellulaires, formant une riche diversité. Après leur naissance dans les éminences ganglioniques, ces cellules migrent vers les différentes couches corticales. Les interneurones GABAergiques corticaux exprimant la parvalbumin (PV), lesquels constituent le sous-type majeur des interneurones GABAergiques, ciblent spécifiquement le soma et les dendrites proximales des neurones principaux et des neurones PV+. Ces interneurones sont nommés cellules à panier (Basket Cells –BCs) en raison de la complexité morphologique de leur axone. La maturation de la connectivité distincte des BCs PV+, caractérisée par une augmentation de la complexité de l’axone et de la densité synaptique, se déroule graduellement chez la souris juvénile. Des travaux précédents ont commencé à élucider les mécanismes contrôlant ce processus de maturation, identifiant des facteurs génétiques, l’activité neuronale ainsi que l’expérience sensorielle. Cette augmentation marquante de la complexité axonale et de la synaptogénèse durant cette phase de maturation suggère la nécessité d’une synthèse de protéines élevée. La voie de signalisation de la cible mécanistique de la rapamycine (Mechanistic Target Of Rapamycin -mTOR) a été impliquée dans le contrôle de plusieurs aspects neurodéveloppementaux en régulant la synthèse de protéines. Des mutations des régulateurs Tsc1 et Tsc2 du complexe mTOR1 causent la sclérose tubéreuse (TSC) chez l’humain. La majorité des patients TSC développent des problèmes neurologiques incluant des crises épileptiques, des retards mentaux et l’autisme. D’études récentes ont investigué le rôle de la dérégulation de la voie de signalisation de mTOR dans les neurones corticaux excitateurs. Toutefois, son rôle dans le développement des interneurones GABAergiques corticaux et la contribution spécifique de ces interneurones GABAergiques altérés dans les manifestations de la maladie demeurent largement inconnus. Ici, nous avons investigué si et comment l’ablation du gène Tsc1 perturbe le développement de la connectivité GABAergique, autant in vitro que in vivo. Pour investiguer le rôle de l’activation de mTORC1 dans le développement d’une BC unique, nous avons délété le gène Tsc1 en transfectant CRE-GFP dirigé par un promoteur spécifique aux BCs dans des cultures organotypiques provenant de souris Tsc1lox. Le knockdown in vitro de Tsc1 a causé une augmentation précoce de la densité des boutons et des embranchements terminaux formés par les BCs mutantes, augmentation renversée par le traitement à la rapamycine. Ces données suggèrent que l’hyperactivation de la voie de signalisation de mTOR affecte le rythme de la maturation des synapses des BCs. Pour investiguer le rôle de mTORC1 dans les interneurones GABAergiques in vivo, nous avons croisé les souris Tsc1lox avec les souris Nkx2.1-Cre et PV-Cre. À P18, les souris Tg(Nkx2.1-Cre);Tsc1flox/flox ont montré une hyperactivation de mTORC1 et une hypertrophie somatique des BCs de même qu’une augmentation de l’expression de PV dans la région périsomatique des neurones pyramidaux. Au contraire, à P45 nous avons découvert une réduction de la densité des punctas périsomatiques PV-gephyrin (un marqueur post-synaptique GABAergique). L’étude de la morphologie des BCs en cultures organotypiques provenant du knock-out conditionnel Nkx2.1-Cre a confirmé l’augmentation initiale du rythme de maturation, lequel s’effondre ensuite aux étapes développementales tardives. De plus, les souris Tg(Nkx2.1Cre);Tsc1flox/flox montrent des déficits dans la mémoire de travail et le comportement social et ce d’une façon dose-dépendante. En somme, ces résultats suggèrent que l’activation contrôlée de mTOR régule le déroulement de la maturation et la maintenance des synapses des BCs. Des dysfonctions de la neurotransmission GABAergique ont été impliquées dans des maladies telles que l’épilepsie et chez certains patients, elles sont associées avec des mutations du récepteur GABAA. De quelle façon ces mutations affectent le processus de maturation des BCs demeuret toutefois inconnu. Pour adresser cette question, nous avons utilisé la stratégie Cre-lox pour déléter le gène GABRA1, codant pour la sous-unité alpha-1 du récepteur GABAA dans une unique BC en culture organotypique. La perte de GABRA1 réduit l’étendue du champ d’innervation des BCs, suggérant que des variations dans les entrées inhibitrices en raison de l’absence de la sous-unité GABAAR α1 peuvent affecter le développement des BCs. La surexpression des sous-unités GABAAR α1 contenant des mutations identifiées chez des patients épileptiques ont montré des effets similaires en termes d’étendue du champ d’innervation des BCs. Pour approfondir, nous avons investigué les effets de ces mutations identifiées chez l’humain dans le développement des épines des neurones pyramidaux, lesquelles sont l’endroit privilégié pour la formation des synapses excitatrices. Somme toute, ces données montrent pour la première fois que différentes mutations de GABRA1 associées à des syndromes épileptiques peuvent affecter les épines dendritiques et la formation des boutons GABAergiques d’une façon mutation-spécifique.

The role of mechanistic target of rapamycin (mTOR) pathway and synaptic protein GABAA-R in cortical GABAergic cell connectivity

Quelque 30 % de la population neuronale du cortex mammalien est composée d’une population très hétérogène d’interneurones GABAergiques. Ces interneurones diffèrent quant à leur morphologie, leur expression génique, leurs propriétés électrophysiologiques et leurs cibles subcellulaires, formant une riche diversité. Après leur naissance dans les éminences ganglioniques, ces cellules migrent vers les différentes couches corticales. Les interneurones GABAergiques corticaux exprimant la parvalbumin (PV), lesquels constituent le sous-type majeur des interneurones GABAergiques, ciblent spécifiquement le soma et les dendrites proximales des neurones principaux et des neurones PV+. Ces interneurones sont nommés cellules à panier (Basket Cells –BCs) en raison de la complexité morphologique de leur axone. La maturation de la connectivité distincte des BCs PV+, caractérisée par une augmentation de la complexité de l’axone et de la densité synaptique, se déroule graduellement chez la souris juvénile. Des travaux précédents ont commencé à élucider les mécanismes contrôlant ce processus de maturation, identifiant des facteurs génétiques, l’activité neuronale ainsi que l’expérience sensorielle. Cette augmentation marquante de la complexité axonale et de la synaptogénèse durant cette phase de maturation suggère la nécessité d’une synthèse de protéines élevée. La voie de signalisation de la cible mécanistique de la rapamycine (Mechanistic Target Of Rapamycin -mTOR) a été impliquée dans le contrôle de plusieurs aspects neurodéveloppementaux en régulant la synthèse de protéines. Des mutations des régulateurs Tsc1 et Tsc2 du complexe mTOR1 causent la sclérose tubéreuse (TSC) chez l’humain. La majorité des patients TSC développent des problèmes neurologiques incluant des crises épileptiques, des retards mentaux et l’autisme. D’études récentes ont investigué le rôle de la dérégulation de la voie de signalisation de mTOR dans les neurones corticaux excitateurs. Toutefois, son rôle dans le développement des interneurones GABAergiques corticaux et la contribution spécifique de ces interneurones GABAergiques altérés dans les manifestations de la maladie demeurent largement inconnus. Ici, nous avons investigué si et comment l’ablation du gène Tsc1 perturbe le développement de la connectivité GABAergique, autant in vitro que in vivo. Pour investiguer le rôle de l’activation de mTORC1 dans le développement d’une BC unique, nous avons délété le gène Tsc1 en transfectant CRE-GFP dirigé par un promoteur spécifique aux BCs dans des cultures organotypiques provenant de souris Tsc1lox. Le knockdown in vitro de Tsc1 a causé une augmentation précoce de la densité des boutons et des embranchements terminaux formés par les BCs mutantes, augmentation renversée par le traitement à la rapamycine. Ces données suggèrent que l’hyperactivation de la voie de signalisation de mTOR affecte le rythme de la maturation des synapses des BCs. Pour investiguer le rôle de mTORC1 dans les interneurones GABAergiques in vivo, nous avons croisé les souris Tsc1lox avec les souris Nkx2.1-Cre et PV-Cre. À P18, les souris Tg(Nkx2.1-Cre);Tsc1flox/flox ont montré une hyperactivation de mTORC1 et une hypertrophie somatique des BCs de même qu’une augmentation de l’expression de PV dans la région périsomatique des neurones pyramidaux. Au contraire, à P45 nous avons découvert une réduction de la densité des punctas périsomatiques PV-gephyrin (un marqueur post-synaptique GABAergique). L’étude de la morphologie des BCs en cultures organotypiques provenant du knock-out conditionnel Nkx2.1-Cre a confirmé l’augmentation initiale du rythme de maturation, lequel s’effondre ensuite aux étapes développementales tardives. De plus, les souris Tg(Nkx2.1Cre);Tsc1flox/flox montrent des déficits dans la mémoire de travail et le comportement social et ce d’une façon dose-dépendante. En somme, ces résultats suggèrent que l’activation contrôlée de mTOR régule le déroulement de la maturation et la maintenance des synapses des BCs. Des dysfonctions de la neurotransmission GABAergique ont été impliquées dans des maladies telles que l’épilepsie et chez certains patients, elles sont associées avec des mutations du récepteur GABAA. De quelle façon ces mutations affectent le processus de maturation des BCs demeuret toutefois inconnu. Pour adresser cette question, nous avons utilisé la stratégie Cre-lox pour déléter le gène GABRA1, codant pour la sous-unité alpha-1 du récepteur GABAA dans une unique BC en culture organotypique. La perte de GABRA1 réduit l’étendue du champ d’innervation des BCs, suggérant que des variations dans les entrées inhibitrices en raison de l’absence de la sous-unité GABAAR α1 peuvent affecter le développement des BCs. La surexpression des sous-unités GABAAR α1 contenant des mutations identifiées chez des patients épileptiques ont montré des effets similaires en termes d’étendue du champ d’innervation des BCs. Pour approfondir, nous avons investigué les effets de ces mutations identifiées chez l’humain dans le développement des épines des neurones pyramidaux, lesquelles sont l’endroit privilégié pour la formation des synapses excitatrices. Somme toute, ces données montrent pour la première fois que différentes mutations de GABRA1 associées à des syndromes épileptiques peuvent affecter les épines dendritiques et la formation des boutons GABAergiques d’une façon mutation-spécifique.

Synthesis of Silica Vesicles with Controlled Entrance Size for High Loading, Sustained Release, and Cellular Delivery of Therapeutical Proteins

A rationally designed two-step synthesis of silica vesicles is developed with the formation of vesicular structure in the first step and fine control over the entrance size by tuning the temperature in the second step. The silica vesicles have a uniform size of ≈50 nm with excellent cellular uptake performance. When the entrance size is equal to the wall thickness, silica vesicles after hydrophobic modification show the highest loading amount (563 mg/g) towards Ribonuclease A with a sustained release behavior. Consequently, the silica vesicles are excellent nano-carriers for cellular delivery applications of therapeutical biomolecules.

Differential synthesis of proteins by T4 phage and its head protein amber mutant

There was no difference in the incorporation of S-35 label into proteins of T4 and amber B17 phage grown on Escherichia coli B. The head protein peak was absent in the polyacrylamide gel electrophoretic profile of the S-35 labeled proteins of amber B17 grown on non-permissive host, E.coli B. However, an increase of 15–70% in the synthesis of other phage proteins of amber B17 over that of T4 phage was observed. The lysozyme activity increased by two fold in amber B17 in comparison with that of T4 phage grown on E.coli B. These results imply that in the absence of head protein synthesis by amber mutant there was an increase in the synthesis of other phage proteins.