Untersuchung multimerer Proteinkomplexe mit oberflächenanalytischen und röntgenspektroskopischen Methoden

Zusammenfassung rnrnIn dieser Arbeit wurden Untersuchungen an zwei verschiedenen multimeren Proteinkomplexen durchgeführt: Zum einen am Hämocyanin aus Homarus americanus mittels Röntgen-L-Kantenspektroskopie und zum anderen am α-Toxin aus Staphylococcus aureus, hinsichtlich der Interaktion an speziellen Raft-artigen Membranabschnitten, mittels AFM.rnFür das Hämocyanin aus Homarus americanus konnte ein neuer Aspekt bezüglich der Bindung von Sauerstoff aufgezeigt werden. Ein zuvor nicht in Betracht gezogener und diskutierter Einfluss von Wassermolekülen auf diesen Vorgang konnte mittels der Methode der Röntgen-L-Kantenspektroskopie dargestellt werden. Erstmals war es möglich die beiden verschiedenen Beladungszustände (Oxy-, Deoxy-Zustand) des Hämocyanin mittels dieser Methode in physiologisch ähnlicher Umgebung zu untersuchen. Vergleiche der erhaltenen L-Kanten-Spektren mit denen anorganischer Vergleichslösungen ließen auf eine Interaktion von Wassermolekülen mit den beiden Kupferatomen des aktiven Zentrums schließen. Dadurch wurde erstmals ein möglicher Einfluss des Wassers auf den Oxygenierungsprozess des Hämocyanins auf elektronischer Ebene aufgezeigt. Vergleichende Betrachtungen von Röntgenkristallstrukturen verschiedener Typ-3-Kupferproteine bestätigten, dass auch hier ein Einfluss von Wassermolekülen auf die aktiven Zentren möglich ist. Vorgeschlagen wird dabei, dass an Stelle der Überlappung der 3d-Orbitale des Kupfers mit den 2p-Orbitalen des Sauerstoffs, wie sie im sauerstoffbeladenen Zustand auftritt, im sauerstoffunbeladenen Zustand eine Wechselwirkung der 3d-Orbitale des Kupfers mit den LUMOS der Wassermoleküle möglich wird, und ein Elektronen- bzw. Ladungstransfer von den Kupfern auf die Wassermoleküle erfolgen kann. rnAFM-Untersuchungen hinsichtlich der Interaktion des α-Toxins aus Staphylococcus aureus mit oberflächenunterstützten Modellmembranen wiesen darauf hin, dass eine bevorzugte Anbindung und zumindest teilweise Integration der α-Toxine in Raft-artige Membranbereiche stattfindet. Für verschiedene ternäre Lipidsysteme konnten phasenseparierte Modellmembranen abgebildet und die unterschiedlichen Domänenformen zugeordnet werden. Der Anbindungsprozess der Toxine an diese oberflächenunterstützte Modellmembranen erfolgte dann wahrscheinlich vornehmlich an den speziellen Raft-artigen Domänen, wohingegen die Insertion der Poren vorrangig an den Grenzbereichen zwischen den Domänen auftrat. Mögliche Ursache dafür sind die räumlichen Besonderheiten dieser Grenzflächen. Membranen weisen an den Schnittstellen zwischen zwei Domänenformen eine erhöhte Unordnung auf, was sich u.a. in einer geringeren Packungsdichte der Phospholipide und dem erhöhten Freiheitsgrad ihrer Kopfgruppen bemerkbar macht. Außerdem kommt es auf Grund der Interaktion der beteiligten Membranbestandteile Sphingomyelin und Cholesterol untereinander zu einer speziellen Ausrichtung der Phosphocholin-Kopfgruppen und innerhalb der Raft-artigen Domänen zu einer erhöhten Packungsdichte der Phospholipide. Die in dieser Arbeit präsentierten Ergebnisse unterstützten demnach die in der Literatur postulierte Vermutung der bevorzugten Interaktion und Integration der Toxin-Moleküle mit Raft-artigen Membrandomänen. Die Insertion der Pore erfolgt aber wahrscheinlich bevorzugt an den Grenzbereichen zwischen den auftretenden Domänen.rn

Marker concentration patterns of labelled leaf and stem particles in the rumen of cattle grazing bermuda grass (Cynodon dactylon) analysed by reference to a raft model

Large (>1600 mum), ingestively masticated particles of bermuda grass (Cynodon dactylon L. Pers.) leaf and stem labelled with Yb-169 and Ce-144 respectively were inserted into the rumen digesta raft of heifers grazing bermuda grass. The concentration of markers in digesta sampled from the raft and ventral rumen were monitored at regular intervals over approximately 144 h. The data from the two sampling sites were simultaneously fitted to two pool (raft and ventral rumen-reticulum) models with either reversible or sequential flow between the two pools. The sequential flow model fitted the data equally as well as the reversible flow model but the reversible flow model was used because of its greater application. The reversible flow model, hereafter called the raft model, had the following features: a relatively slow age-dependent transfer rate from the raft (means for a gamma 2 distributed rate parameter for leaf 0.0740 v. stem 0.0478 h(-1)), a very slow first order reversible flow from the ventral rumen to the raft (mean for leaf and stem 0.010 h(-1)) and a very rapid first order exit from the ventral rumen (mean of leaf and stem 0.44 h(-1)). The raft was calculated to occupy approximately 0.82 total rumen DM of the raft and ventral rumen pools. Fitting a sequential two pool model or a single exponential model individually to values from each of the two sampling sites yielded similar parameter values for both sites and faster rate parameters for leaf as compared with stem, in agreement with the raft model. These results were interpreted as indicating that the raft forms a large relatively inert pool within the rumen. Particles generated within the raft have difficulty escaping but once into the ventral rumen pool they escape quickly with a low probability of return to the raft. It was concluded that the raft model gave a good interpretation of the data and emphasized escape from and movement within the raft as important components of the residence time of leaf and stem particles within the rumen digesta of cattle.

CD8beta endows CD8 with efficient coreceptor function by coupling T cell receptor/CD3 to raft-associated CD8/p56(lck) complexes.

The extraordinary sensitivity of CD8+ T cells to recognize antigen impinges to a large extent on the coreceptor CD8. While several studies have shown that the CD8beta chain endows CD8 with efficient coreceptor function, the molecular basis for this is enigmatic. Here we report that cell-associated CD8alphabeta, but not CD8alphaalpha or soluble CD8alphabeta, substantially increases the avidity of T cell receptor (TCR)-ligand binding. To elucidate how the cytoplasmic and transmembrane portions of CD8beta endow CD8 with efficient coreceptor function, we examined T1.4 T cell hybridomas transfected with various CD8beta constructs. T1.4 hybridomas recognize a photoreactive Plasmodium berghei circumsporozoite (PbCS) peptide derivative (PbCS (4-azidobezoic acid [ABA])) in the context of H-2K(d), and permit assessment of TCR-ligand binding by TCR photoaffinity labeling. We find that the cytoplasmic portion of CD8beta, mainly due to its palmitoylation, mediates partitioning of CD8 in lipid rafts, where it efficiently associates with p56(lck). In addition, the cytoplasmic portion of CD8beta mediates constitutive association of CD8 with TCR/CD3. The resulting TCR-CD8 adducts exhibit high affinity for major histocompatibility complex (MHC)-peptide. Importantly, because CD8alphabeta partitions in rafts, its interaction with TCR/CD3 promotes raft association of TCR/CD3. Engagement of these TCR/CD3-CD8/lck adducts by multimeric MHC-peptide induces activation of p56(lck) in rafts, which in turn phosphorylates CD3 and initiates T cell activation.

Preservation of an extreme transient geotherm in the Raft River detachment shear zone

Extensional detachment systems separate hot footwalls from cool hanging walls, but the degree to which this thermal gradient is the product of ductile or brittle deformation or a preserved original transient geotherm is unclear. Oxygen isotope thermometry using recrystallized quartz-muscovite pairs indicates a smooth thermal gradient (140 degrees C/100 m) across the gently dipping, quartzite-dominated detachment zone that bounds the Raft River core complex in northwest Utah (United States). Hydrogen isotope values of muscovite (delta D-Ms similar to-100 parts per thousand) and fluid inclusions in quartz (delta D-Fluid similar to-85 parts per thousand) indicate the presence of meteoric fluids during detachment dynamics. Recrystallized grain-shape fabrics and quartz c-axis fabric patterns reveal a large component of coaxial strain (pure shear), consistent with thinning of the detachment section. Therefore, the high thermal gradient preserved in the Raft River detachment reflects the transient geotherm that developed owing to shearing, thinning, and the potentially prominent role of convective flow of surface fluids.

Exogenous alpha-Synuclein decreases raft partitioning of Cav2.2 channels inducing dopamine release

alpha-Synuclein is thought to regulate neurotransmitter release through multiple interactions with presynaptic proteins, cytoskeletal elements, ion channels, and synaptic vesicles membrane. alpha-Synuclein is abundant in the presynaptic compartment, and its release from neurons and glia has been described as responsible for spreading of alpha-synuclein-derived pathology. alpha-Synuclein-dependent dysregulation of neurotransmitter release might occur via its action on surface-exposed calcium channels. Here, we provide electrophysiological and biochemical evidence to show that alpha-synuclein, applied to rat neurons in culture or striatal slices, selectively activates Cav2.2 channels, and said activation correlates with increased neurotransmitter release. Furthermore, in vivo perfusion of alpha-synuclein into the striatum also leads to acute dopamine release. We further demonstrate that alpha-synuclein reduces the amount of plasma membrane cholesterol and alters the partitioning of Cav2.2 channels, which move from raft to cholesterol-poor areas of the plasma membrane. We provide evidence for a novel mechanism through which alpha-synuclein acts from the extracellular milieu to modulate neurotransmitter release and propose a unifying hypothesis for the mechanism of alpha-synuclein action on multiple targets: the reorganization of plasma membrane microdomains.

Seasonal variation in growth and yield of the brown mussel Perna perna (L.) cultured in Ubatuba, Brazil

Seasonal variation in growth and yield of cultured brown mussels Perna perna was studied in Ubatuba, south-east Brazilian coastline. Young mussels were transplanted (seeded) into four groups of 16 polyethylene net tubes 2 m long, suspended from a wooden raft (18 m 2). The first group was set out in April (autumn), the next in July (winter), the next in October (spring) 1984 and the final group in January (summer) 1985. One net tube of each group was sampled monthly and biometric data were collected. Growth was initially faster for the spring group, but at the end of the culture period length and weight were not statistically different between groups. L(∞) and W(∞) were 73.9, 71.3, 72.7 and 73.8 mm and 26.3, 23.9, 25.7 and 25.7 g for the autumn, winter, spring and summer groups, respectively. Maximum yield was attained 9 months after seeding for groups of autumn, winter and spring (7.2, 5.2 and 6.3 kg x m -1, respectively) and after 10 months for the summer group (6.9 kg X m -1). The conclusion of this study is that, growth and yield were unaffected by the season of seeding at the study site and that it is not commercially worthwhile to farm mussels more than 9 months, due to yield decrease.

Struktur- und Funktionsanalyse der zytokinbindenden Domäne des humanen Interleukin-6-Rezeptors

Die Familie der IL-6-Typ-Zytokine (IL-6, IL-11, CT-1, CNTF, LIF, OSM, BSF-3) ist durch eine vierhelikale Faltung gekennzeichnet. Alle Zytokine dieser Familie agieren über einen Rezeptorkomplex, der als gemeinsame Komponente mindestens ein Molekül gp130 enthält. IL-6 und IL-11 signalisieren über ein gp130-Homodimer, während CT-1, CNTF, LIF und OSM ein Heterodimer aus gp130 und dem strukturell verwandten LIFR oder, im Falle des OSM, auch OSMR verwenden. Die Rezeptoren der vierhelikalen Zytokine sind in ihrem extrazellulären Bereich modulartig aus Ig- und Fibronektin-Typ-III-ähnlichen Domänen aufgebaut. Sie besitzen als gemeinsame Struktureinheit ein zytokinbindendes Modul (CBM) aus zwei Fibronektin-Typ-III-ähnlichen Domänen, die durch vier konservierte Cysteine in der N-terminalen und ein konserviertes WSXWS-Motiv in der C-terminalen Domäne charakterisiert sind. Auf Zielzellen bindet IL-6 an den spezifischen IL-6 Rezeptor, worauf der Komplex aus IL-6/IL-6R mit dem Signaltransduktor gp130 assoziiert. Der IL-6R besteht in seinem extrazellulären Bereich aus drei Domänen. Die N-terminale Ig-ähnliche Domäne ist für die biologische Aktivität nicht notwendig. Die Domänen 2 und 3 bilden das CBM, welches auch in löslicher Form agonistisch wirkt. In der vorliegenden Arbeit wurden die strukturellen und funktionellen Eigenschaften der dritten extrazellulären Domäne des IL-6R untersucht. Das Protein läßt sich effizient in Bakterien exprimieren und in vitro renaturieren. Es konnte gezeigt werden, daß Domäne 3 für die Bindung an IL-6 ausreichend ist, der Komplex aus D3 und IL-6 jedoch nicht mehr mit dem gp130-Molekül assoziieren kann. Da der lösliche IL-6R (bestehend aus D2 und D3) in der Lage ist, an gp130 zu binden und ein biologisches Signal auszulösen, weisen diese Daten der C-terminalen CBM-Domäne (D3) eine ligandenbindende Funktion und der N-terminalen CBM-Domäne eine wichtige Rolle bei der Komplexbildung mit gp130 und Signalinduktion zu. Die gezeigte Expressions- und Renaturierungsstrategie für D3 wurde zur Markierung des Proteins mit 15N und 13C für die mehrdimensionale, heteronukleare NMR-Spektroskopie angewandt. Die hierdurch ermöglichte Strukturaufklärung von D3 als einer eindeutig in die Ligandenbindung involvierten Teilstruktur wird umfassendere strukturelle Informationen über den IL-6R-Komplex liefern, als es die bisherigen Mutations- bzw. Modellbaustudien konnten.

The release of zinc and lead from mine tailings

Mining and processing of metal ores are important causes of soil and groundwater contamination in many regions worldwide. Metal contaminations are a serious risk for the environment and human health. The assessment of metal contaminations in the soil is therefore an important task. A common approach to assess the environmental risk emanating from inorganic contaminations to soil and groundwater is the use of batch or column leaching tests. In this regard, the suitability of leaching tests is a controversial issue. In the first part of this work the applicability and comparability of common leaching tests in the scope of groundwater risk assessment of inorganic contamination is reviewed and critically discussed. Soil water sampling methods (the suction cup method and centrifugation) are addressed as an alternative to leaching tests. Reasons for limitations of the comparability of leaching test results are exposed and recommendations are given for the expedient application of leaching tests for groundwater risk assessment. Leaching tests are usually carried out in open contact with the atmosphere disregarding possible changes of redox conditions. This can affect the original metal speciation and distribution, particularly when anoxic samples are investigated. The influence of sample storage on leaching test results of sulfide bearing anoxic material from a former flotation dump is investigated in a long-term study. Since the oxidation of the sulfide-bearing samples leads to a significant overestimation of metal release, a feasible modification for the conduction of common leaching tests for anoxic material is proposed, where oxidation is prevented efficiently. A comparison of leaching test results to soil water analyzes have shown that the modified saturation soil extraction (SSE) is found to be the only of the tested leaching procedures, which can be recommended for the assessment of current soil water concentrations at anoxic sites if direct investigation of the soil water is impossible due to technical reasons. The vertical distribution and speciation of Zn and Pb in the flotation residues as well as metal concentrations in soil water and plants were investigated to evaluate the environmental risk arising from this site due to the release of metals. The variations in pH and inorganic C content show an acidification of the topsoil with pH values down to 5.5 in the soil and a soil water pH of 6 in 1 m depth. This is due to the oxidation of sulfides and depletion in carbonates. In the anoxic subsoil pH conditions are still neutral and soil water collected with suction cups is in equilibrium with carbonate minerals. Results from extended x-ray absorption fine-structure (EXAFS) spectroscopy confirm that Zn is mainly bound in sphalerite in the subsoil and weathering reactions lead to a redistribution of Zn in the topsoil. A loss of 35% Zn and S from the topsoil compared to the parent material with 10 g/kg Zn has been observed. 13% of total Zn in the topsoil can be regarded as mobile or easily mobilizable according to sequential chemical extractions (SCE). Zn concentrations of 10 mg/L were found in the soil water, where pH is acidic. Electron supply and the buffer capacity of the soil were identified as main factors controlling Zn mobility and release to the groundwater. Variable Pb concentrations up to 30 µg/L were observed in the soil water. In contrast to Zn, Pb is enriched in the mobile fraction of the oxidized topsoil by a factor of 2 compared to the subsoil with 2 g/kg Pb. 80% of the cation exchange capacity in the topsoil is occupied by Pb. Therefore, plant uptake and bioavailability are of major concern. If the site is not prevented from proceeding acidification in the future, a significant release of Zn, S, and Pb to the groundwater has to be expected. Results from this study show that the assessment of metal release especially from sulfide bearing anoxic material requires an extensive comprehension of leaching mechanisms on the one hand and on weathering processes, which influence the speciation and the mobility of metals, on the other hand. Processes, which may change redox and pH conditions in the future, have to be addressed to enable sound decisions for soil and groundwater protection and remediation.

Synthetic routes toward functional block copolymers and bioconjugates via RAFT polymerization

Synthetic Routes toward Functional Block Copolymers and Bioconjugates via RAFT PolymerizationrnSynthesewege für funktionelle Blockcopolymere und Biohybride über RAFT PolymerisationrnDissertation von Dipl.-Chem. Kerstin T. WissrnIm Rahmen dieser Arbeit wurden effiziente Methoden für die Funktionalisierung beider Polymerkettenenden für Polymer- und Bioanbindung von Polymeren entwickelt, die mittels „Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer“ (RAFT) Polymerisation hergestellt wurden. Zu diesem Zweck wurde ein Dithioester-basiertes Kettentransferagens (CTA) mit einer Aktivestereinheit in der R-Gruppe (Pentafluorphenyl-4-phenylthiocarbonylthio-4-cyanovaleriansäureester, kurz PFP-CTA) synthetisiert und seine Anwendung als universelles Werkzeug für die Funktionalisierung der -Endgruppe demonstriert. Zum Einen wurde gezeigt, wie dieser PFP-CTA als Vorläufer für die Synthese anderer funktioneller CTAs durch einfache Aminolyse des Aktivesters genutzt werden kann und somit den synthetischen Aufwand, der üblicherweise mit der Entwicklung neuer CTAs verbunden ist, reduzieren kann. Zum Anderen konnte der PFP-CTA für die Synthese verschiedener Poly(methacrylate) mit enger Molekulargewichtsverteilung und wohl definierter reaktiver -Endgruppe verwendet werden. Dieses Kettenende konnte dann erfolgreich mit verschiedenen primären Aminen wie Propargylamin, 1-Azido-3-aminopropan und Ethylendiamin oder direkt mit den Amin-Endgruppen verschiedener Peptide umgesetzt werden.rnAus der Reaktion des PFP-CTAs mit Propargylamin wurde ein Alkin-CTA erhalten, der sich als effizientes Werkzeug für die RAFT Polymerisation verschiedener Methacrylate erwiesen hat. Der Einbau der Alkin-Funktion am -Kettenende wurde mittels 1H und 13C NMR Spektroskopie sowie MALDI TOF Massenspektroskopie bestätigt. Als Modelreaktion wurde die Kopplung eines solchen alkin-terminierten Poly(di(ethylenglykol)methylethermethacrylates) (PDEGMEMA) mit azid-terminiertem Poly(tert-butylmethacrylat), das mittels Umsetzung einer Aktivester-Endgruppe erhalten wurde, als kupferkatalysierte Azid-Alkin-Cycloaddition (CuAAC) durchgeführt. Die Aufarbeitung des resultierenden Diblockcopolymers durch Fällen ermöglichte die vollständige Abtrennung des Polymerblocks 1, der im Überschuss eingesetzt wurde. Darüber hinaus blieb nur ein sehr kleiner Anteil (< 2 Gew.-%) nicht umgesetzten Polymerblocks 2, was eine erfolgreiche Polymeranbindung und die Effizienz der Endgruppen-Funktionalisierung ausgehend von der Aktivester--Endgruppe belegt.rnDie direkte Reaktion von stimuli-responsiven Polymeren mit Pentafluorphenyl(PFP)ester-Endgruppen, namentlich PDEGMEMA und Poly(oligo(ethylenglykol)methylethermethacrylat), mit kollagen-ähnlichen Peptiden ergab wohl definierte Polymer-Peptid-Diblockcopolymere und Polymer-Peptid-Polymer-Triblockcopolymer unter nahezu quantitativer Umsetzung der Endgruppen. Alle Produkte konnten vollständig von nicht umgesetztem Überschuss des Homopolymers befreit werden. In Analogie zu natürlichem Kollagen und dem nicht funktionalisierten kollagen-ähnlichen Peptid bilden die PDEGMEMA-basierten, entschützten Hybridcopolymere Trimere mit kollagen-ähnlichen Triple-Helices in kalter wässriger Lösung, was mittels Zirkular-Dichroismus-Spektroskopie (CD) nachgewiesen werden konnte. Temperaturabhängige CD-Spektroskopie, Trübungsmessungen und dynamische Lichtstreuung deuteten darauf hin, dass sie bei höheren Temperaturen doppelt stimuli-responsive Überstrukturen bilden, die mindestens zwei konformative Übergänge beim Aufheizen durchlaufen. Einer dieser Übergänge wird durch den hydrophoben Kollaps des Polymerblocks induziert, der andere durch Entfalten der kollagen-ähnlichen Triple-Helices.rnAls Ausweitung dieser synthetischen Strategie wurde homotelecheles PDEGMEMA mit zwei PFP-Esterendgruppen dargestellt, wozu der PFP-CTA für die Funktionalisierung der -Endgruppe und die radikalische Substitution des Dithioesters durch Behandlung mit einem Überschuss eines funktionellen AIBN-Derivates für die Funktionalisierung der -Endgruppe ausgenutzt wurde. Die Umsetzung der beiden reaktiven Kettenenden mit dem N-Terminus eines Peptidblocks ergab ein Peptid-Polymer-Peptid Triblockcopolymer.rnSchließlich konnten die anorganisch-organischen Hybridmaterialien PMSSQ-Poly(2,2-diethoxyethylacrylat) (PMSSQ-PDEEA) und PMSSQ-Poly(1,3-dioxolan-2-ylmethylacrylat) (PMSSQ-PDMA) für die Herstellung robuster, peptid-reaktiver Oberflächen durch Spin Coaten und thermisch induziertes Vernetzen angewendet werden. Nach saurem Entschützen der Acetalgruppen in diesen Filmen konnten die resultierenden Aldehydgruppen durch einfaches Eintauchen in eine Lösung mit einer Auswahl von Aminen und Hydroxylaminen umgesetzt werden, wodurch die Oberflächenhydrophilie modifiziert werden konnte. Darüber hinaus konnten auf Basis der unterschiedlichen Stabilität der zwei hier verglichenen Acetalgruppen Entschützungsprotokolle für die exklusive Entschützung der Diethylacetale in PMSSQ-PDEEA und deren Umsetzung ohne Entschützung der zyklischen Ethylenacetale in PMSSQ-PDMA entwickelt werden, die die Herstellung multifunktioneller Oberflächenbeschichtungen z.B. für die Proteinimmobilisierung ermöglichen.

Cytokine secretion via cholesterol-rich lipid raft-associated SNAREs at the phagocytic cup

Lipopolysaccharide-activated macrophages rapidly synthesize and secrete tumor necrosis factor alpha(TNF alpha) to prime the immune system. Surface delivery of membrane carrying newly synthesized TNF alpha is controlled and limited by the level of soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor attachment protein receptor ( SNARE) proteins syntaxin 4 and SNAP-23. Many functions in immune cells are coordinated from lipid rafts in the plasma membrane, and we investigated a possible role for lipid rafts in TNF alpha trafficking and secretion. TNF alpha surface delivery and secretion were found to be cholesterol-dependent. Upon macrophage activation, syntaxin 4 was recruited to cholesterol-dependent lipid rafts, whereas its regulatory protein, Munc18c, was excluded from the rafts. Syntaxin 4 in activated macrophages localized to discrete cholesterol-dependent puncta on the plasma membrane, particularly on filopodia. Imaging the early stages of TNF alpha surface distribution revealed these puncta to be the initial points of TNF alpha delivery. During the early stages of phagocytosis, syntaxin 4 was recruited to the phagocytic cup in a cholesterol-dependent manner. Insertion of VAMP3-positive recycling endosome membrane is required for efficient ingestion of a pathogen. Without this recruitment of syntaxin 4, it is not incorporated into the plasma membrane, and phagocytosis is greatly reduced. Thus, relocation of syntaxin 4 into lipid rafts in macrophages is a critical and rate-limiting step in initiating an effective immune response.

Mechanism and kinetics of dithiobenzoate-mediated RAFT polymerization. I. The current situation

Investigations into the kinetics and mechanism of dithiobenzoate-mediated Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer (RAFT) polymerizations, which exhibit nonideal kinetic behavior, such as induction periods and rate retardation, are comprehensively reviewed. The appreciable uncertainty in the rate coefficients associated with the RAFT equilibrium is discussed and methods for obtaining RAFT-specific rate coefficients are detailed. In addition, mechanistic studies are presented, which target the elucidation of the fundamental cause of rate retarding effects. The experimental and theoretical data existing in the literature are critically evaluated and apparent discrepancies between the results of different studies into the kinetics of RAFT polymerizations are discussed. Finally, recommendations for further work are given. (c) 2006 Wiley Periodicals, Inc.

Oxidised LDL-lipids alter redox ratio, lipid raft formation and increase amyloid beta production by SHSY-5Y cells

Elevated cholesterol in mid-life has been associated with increased risk of dementia in later life. We have previously shown that low density lipoprotein (LDL) is more oxidised in the plasma of dementia patients although total cholesterol levels remained unchanged [1]. We have investigated the hypothesis that amyloid beta production and neurodegeneration can be driven by oxidised lipids derived from LDL following the loss of blood brain barrier integrity with ageing. Therefore, we have investigated amyloid beta formation in SHSY5Y cells treated with LDL, minimally modified (ox) LDL, and lipids extracted from both forms of LDL. LDL-treated SHSY-5Y cell viability was not significantly decreased with up to 8 μg LDL/2 × 104 cells compared to untreated cells. However, 8 μg oxLDL protein/2 × 104 cells decreased the cell viability significantly by 33.7% (P < 0.05). A more significant decrease in cell viability was observed when treating cells with extracted lipids from 8 μg of LDL (by 32.7%; P < 0.01) and oxLDL (by 41%; P < 0.01). In parallel, the ratio of reduced to oxidised GSH was decreased; GSH concentrations were significantly decreased following treatment with 0.8 μg/ml oxLD-L (7.35 ± 0.58;P < 0.01), 1.6 μg/ml (5.27 ± 0.23; P < 0.001) and 4 μg/ml (5.31 ± 0.31; P < 0.001). This decrease in redox potential was associated with an increase acid sphingomyelinase activity and lipid raft formation which could be inhibited by desipramine; SHSY5Y cells treated with oxLDL, and lipids from LDL and oxLDL for 16 h showed significantly increased acid sphingomyelinase activity (5.32 ± 0.35; P < 0.05, 5.21 ± 0.6; P < 0.05, and 5.58 ± 0.44; P < 0.01, respectively) compared to control cells (2.96 ± 0.34). As amyloid beta production is driven by the activity of beta secretase and its association with lipid rafts, we investigated whether lipids from ox-LDL can influence amyloid beta by SHSY-5Y cells in the presence of oxLDL. Using ELISA and Western blot, we confirmed that secretion of amyloid beta oligomers is increased by SHSY-5Y cells in the presence of oxLDL lipids. These data suggest a mechanism whereby LDL, and more significantly oxLDL lipids, can drive amyloid beta production and cytotoxicity in neuronal cells. [1] Li L, Willets RS, Polidori MC, Stahl W, Nelles G, Sies H, Griffiths HR. Oxidative LDL modification is increased in vascular dementia and is inversely associated with cognitive performance. Free Radic Res. 2010 Mar; 44(3): 241–8.