Periodontitis potentially contributes to many systemic diseases. Specific gram-negative bacteria such as Porphyromonas gingivalis (P.g) and Treponema denticola (T.d) contribute to the initiation and progression of periodontal disease via factors such as NF-κB, TNF-α, IL-1β, and CXCL1. Down-regulation of these factors by natural compounds or short hairpin RNAs (shRNAs) reduces periodontal bacteria-induced inflammation. Our preliminary data indicated that P.gingivalis / lipopolysaccharide (LPS) stimulates chemokine CXCL1 production in macrophages. CXCL1 stimulates LPS-induced TNF-α expression, resulting in inflammation. We hypothesize that inhibiting the expression of CXCL1 will reduce LPS-induced TNF-α production. We recently demonstrated that a CXCL1 shRNA inhibits LPS-stimulated CXCL1 production in macrophages and leads to reduced expression of LPS-stimulated pro-inflammatory cytokines TNF-α and IL-1β. This indicates that CXCL1 shRNAs have potential as inhibitors of LPS-induced inflammation. Further studies are needed to confirm these as well as to identify the signaling pathway.

<p> It had been proposed that α-hydroperoxydiazenes decompose by the radical chain abstraction of the hydroxy group. This suggested that these compounds could be used as hydroxyalkylating agents for unsaturated systems. </p> <p> Compounds 15 and 23 were prepared by the autoxidation of the corresponding hydrazone. α-Hydroperoxydiazenes 15 and 23 were used to hydroxyalkylate ethyl vinyl ether and 2-methoxypropene in yields of 62-65%. Mechanisms of the addition reaction are discussed. </p> <p> In an attempt to alkylate a hetero atom system, ·compound 15 was thermolyzed with compound 25. The alkylation product was not obtained. </p> <P> Compound 15 was converted to α-hydroxydiazene 34 by the action of Φ3P. α-Hydroxydiazine have been used synthetically in the hydroalkylation of alkenes. The rate constant of hydrogen abstraction was determined to be in the range of 1.5 x 10^5 M^-ls^-l to 1.5 x 10^7 M^-ls^-l by the use of a radical clock reaction. An upper limit on the rate of rearrangement of the 2-cyanopropyl radical was found to be 3.65 x 10^3 s^-1 . </p> A new compound (23) was prepared / Thesis / Master of Science (MSc)

<p> The prevailing theory of Migdal for predicting the excitation probabilities of an atom from α-decay of the nucleus, considers the α-particle, after it has been emitted by the nucleus, as following a classical trajectory and interacting with the atom quantum mechanically. Recently an attempt was made to properly model this quantum mechanical phenomenon, in one dimension, with a quantum wavefunction treatment of the decaying α-particle, but a discrepancy was found between the new predictions and that of the traditional method. In light of this discrepancy, we have studied the various approximations made in that work. Our results concur with recent follow up work suggesting that agreement should be found between a fully quantum mechanical model and with the classical model of α-particle propagation where the α-particle is treated as a point particle.</p> / Thesis / Master of Science (MSc)

Yes / Chemical manipulation of the cycloadduct of citraconic anhydride and cyclopentadiene enables a new synthetic route to tricyclane sesquiterpenoids. This methodology is applied to the first total synthesis of α-ekasantalic acid. / Spanish Ministry of Education, Culture and Sport for financial support (grant number TME2011-00267 (LL)).

Thesis (PhD (Process Engineering))--University of Stellenbosch, 2010. / ENGLISH ABSTRACT: There is growing interest to utilise xylan as speciality biopolymers in similar ways as high molecular weight polysaccharides such as starch and cellulose. The need to utilise xylan as alternative to cellulose and starch has increased because the cellulose and starch have many other competing uses. Unlike cellulose and starch, xylans are heteropolymers with higher degree of substitution and are of lower molecular mass and therefore, do not readily become insoluble to form hydrogels and biofilms. Consequently, xylans do not suit applications of starch and cellulose as speciality biodegradable additives and coatings in the food, pharmaceutical, pulp and paper and textile and many other industries. This study was conducted to develop an enzyme technology, based on recombinant α-L-arabinofuranosidase and purified α-D-glucuronidase with polymeric xylan substrate specificity, for controlled reduction of the solubility of water soluble polymeric xylan, leading to formation of insoluble nanohydrogels. Although xylan is available in abundance, a large proportion of it is currently wasted in lignocellulose process waste streams with little prospects for recovery and addition of value. Lignocellulosic materials including Eucalyptus grandis, Pinus patula, Bambusa balcooa (bamboo) and sugarcane (Saccharum officinarum L) bagasse (bagasse) found in South Africa were investigated as sources of water soluble xylan for enzyme modification. Two mild alkali-low temperature methods (alkali charge of < 14% and temperature of < 80ºC), one with ultrapurification denoted as the Hoije and the other with ethanol precipitation, denoted as Lopez method, were evaluated for their selective extraction of water soluble xylans from the specified lignocellulosic materials. The water soluble xylans were extracted from P. patula, bagasse, E. grandis and bamboo by the Hoije method with extraction efficiencies of 71.0, 66.0, 35.0 and 20.0% respectively. Using the Lopez method, the xylans from bagasse and E. grandis were extracted with extraction efficiencies of 28.0 and 12.0% respectively. The xylans extracted from P. patula, bamboo and bagasse were identified as arabinoglucuronoxylans, which were substituted with arabinose and 4-O-methyl-D- glucuronic acid (MeGlcA) side chains, whereas, the xylan extracted from E. grandis were identified as 4-O-methyl-β-D-glucuronoxylan (glucuronoxylan) substituted with MeGlcA groups on the main xylan chain. In addition, the glucuronoxylans contained some traces of arabinose and rhaminose sugar residues. The extracted xylan fractions had degree of polymerisation (DP) of > 10 and were water soluble, which suited the required properties of xylans for customised enzyme modification. The selective removal of the arabinose, MeGlcA and acetyl groups to create linear regions of xylose units in xylans that causes intra and inter-polymer bonding is considered to be the key process for reducing the solubility of water soluble xylans. The α-L-arabinofuranosidase of Aspergillus niger (AbfB) and α-D-glucuronidase of Schizophyllum commune (AguA) are special enzymes so far identified with the ability to selectively remove arabinose and MeGlcA side chains respectively, from water soluble xylans. Large scale application of the AbfB and AguA for reducing solubility of the water soluble xylans would require their extracellular production in large quantities and free of contamination from the xylan main chain degrading enzymes including the endo-1,4-β -xylanase. Selective production of the AbfB free of xylanase activity was achieved in recombinant A. niger D15 [abfB] strain under the transcriptional control of the glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase promoter (gpdP) and glucoamylase terminator (glaAT). The recombinant AbfB was secreted extracellulary in 125 mL shake flasks and 10 L bioreactor fermentation cultures with volumetric activities of up to 10.0 and 8.0 nkat mL-1 respectively, against para-nitrophenol arabinofuranoside (pNPA). The secretion of the recombinant AbfB was growth associated and therefore, increased up to 2.5 times with addition of concentrate corn steep liquor (CCSL) as an additional source of nitrogen in the 2 x minimal standard cultivation media. The biomass specific activity of the recombinant AbfB against the pNPA substrate was approximately 366 nkat g-1 (dry weight basis). The recombinant AbfB displayed a single pure species band on 10% SDS-PAGE stained with Coomassie blue and had an estimated molecular mass of 67 kDa. In addition, the recombinant AbfB showed optimal activity at 40-55ºC and pH 3.0-5.0 and was stable under cultivation, storage and operating conditions at temperatures between 30-60ºC and pH 3.0-6.0. Furthermore, the recombinant AbfB showed broad substrate specificity selectively removing arabinose side groups from low viscosity wheat and oat spelt arabinoxylans, larchwood arabinogalactan, debranched arabinan and arabiglucuronoxylans extracted from bagasse, bamboo and P. patula found in South Africa,. The recombinant AbfB was able to precipitate xylans extracted from bagasse, bamboo and oat spelt but not from P. patula. Over 95% of the activity of the recombinant AbfB against the pNPA was recyclable after selective hydrolysis of the xylan at 40ºC for 16 h. On the other hand, the purified AguA enzyme could only precipitate the birch glucuronoxylan but not the glucuronoxylan extracted from E. grandis and arabinoglucuronoxylans extracted from bagasse, bamboo and P. patula. The synergetic action of the recombinant AbfB and the purified AguA increased the removal of the arabinose side chains from bagasse xylan by 22% and from bamboo xylan by 33%, whereas, the removal of the MeGlcA side chains from bagasse xylan increased by only 5% and that from bamboo xylan decreased by 13%. The selective removal of the arabinose side chains from oat spelt, bagasse and bamboo xylans by the recombinant AbfB had higher apparent viscosity relative the corresponding untreated xylans. However, the apparent viscosity of both the treated and untreated xylans reduced with increased shear rate. The viscosity had an overall negative correlation with arabinose side chain removal reaching a minimum of 2.03 mPa.s for hydrolysis of oat spelt xylan that was performed for 9.0 h at a temperature of 45.8ºC with recombinant AbfB xylan specific dosage of 400.0 nkat g-1substrate . The alteration of the viscosity of the xylans by the selective removal of the side chains is of special interest in the production of speciality emulsifying, thickening and antifoaming agents. The optimal values for hydrolysis time, enzyme dosage and temperature for maximum degree of removal of arabinose side chains from oat spelt xylan by the recombinant AbfB and of the removal of MeGlcA side chains from birch xylan by the purified AguA were determined by the Box-Benhken response surface method (RSM). The experimental region covered the xylan specific dosage for the recombinant AbfB between 18.0 and 540.0 nkatg-1substrate and for the purified AguA xylan between 2.0 and 18.0 μkatg-1substrate at temperatures between 30 and 50ºC and hydrolysis time between 1 and 16 h. The temperature, enzyme xylan specific dosage and hydrolysis time had significant effect (p<0.05) on both the selective removal of arabinose from oat spelt xylan by the recombinant AbfB and the selective removal of MeGlcA from birch xylan by the purified AguA. However, the interaction of these hydrolysis parameters were significant (p<0.05) on only the removal of arabinose side chains from oat spelt xylan by the recombinant AbfB. The optimal values for hydrolysis time, temperature and xylan specific dosage were estimated to be 14-16 h, 38-45ºC and 607.0 nkatg-1substrate respectively, for maximum removal of 43% of the available arabinose in oat spelt xylan by the recombinant AbfB. Whereas, the optimal values for hydrolysis time, temperature and xylan specific dosage for maximum removal of 0.5% of the available MeGlcA side chains from the birch xylan by the purified AguA were estimated to be 11 h, 38ºC and 18.0 μkatg-1substrate respectively. The optimal values of the hydrolysis parameters for both the removal of the arabinose from oat spelt xylan by the recombinant AbfB and of MeGlcA side chains from birch by the purified AguA could be predicted using quadratic models that fitted the response surface plots with regression coefficients of > 0.9. The effects of in situ selective removal of arabinose and MeGlcA side chains by AbfB and AguA respectively, from water soluble xylans, on their precipitation and adsorption onto cotton lint were investigated. The cotton lint was treated with xylans extracted from bagasse, bamboo, P. patula and E. grandis using the Hoije method in the presence of the recombinant AbfB, AguA and the cocktail of the two enzymes. The effects of in situ selective hydrolysis of model xylans including birch, oat spelt and H2O2 bleached bagasse and E. grandis xylan gel by the enzymes on their adsorption onto cotton lint were used for reference purposes. The purified AguA increased the adsorption of arabinoglucuronoxylans extracted from bagasse bamboo and P. Patula using the Hoije method onto cotton lint the most compared to the effect of the recombinant AbfB and the cocktail of the recombinant AbfB and purified AguA. The purified AguA increased the adsorption of the xylans extracted from bagasse and E. grandis xylans by 334 and 29% respectively, but decreased that of E. grandis xylan gel and H2O2 bleached bagasse xylan by 31 and 6% respectively. Similarly, the presence of the recombinant AbfB increased the adsorption of the bamboo, P. Patula and oat spelt xylans by 31, 44 and 900% respectively, but decreased the adsorption of the xylan extracted from bagasse and the H2O2 bleached bagasse xylan by 13 and 30% respectively. Furthermore, different xylan-cellulose interactions and water adsorption capacities of the cotton lint were observed with the in situ modification and adsorption of the xylans extracted from bagasse, bamboo, E. grandis and P. patula in the presence of the recombinant AbfB and purified AguA. Therefore, the enzyme aided adsorption of xylans could be used to alter or improve functional properties of cellulosic materials. The performance of enzymatically formed xylan nanohydrogels as encapsulation matrices for slow delivery of bioactive agents was evaluated. Insoluble xylan nanohydrogels formed by selective removal of arabinose side chains from water soluble oat spelt xylan by the recombinant AbfB were characterized for particle size distribution, surface charge (zeta potential), morphology stability and ability to encapsulate and slowly release the HRP. The enzymatically formed oat spelt xylan hydrogels were spherical in shape with particle sizes ranging from 18 nm to > 10 000 nm. The xylan nanohydrogels exhibited a negative zeta potential of up to -19 mV and displayed self assembling behaviour when formed at xylan concentrations of higher than 1.5% (w/v) and hydrolysis time beyond 17 h. The xylan concentration significantly (P < 0.05) influenced both the particle size and zeta potential of the oat spelt xylan nanohydrogels whereas the recombinant AbfB hydrolysis time was significant (P < 0.05) on the zeta potential. The oat spelt xylan nanohydrogels successfully encapsulated the HRP enzyme both during and after formation of the oat spelt xylan nanohydrogels and the release of the encapsulated HRP in active form, was sustained for a period of 180 min. Therefore, the xylan side chain removing enzymes have a role in preparation of biodegradable nanoencapsulation devices. Overall, the AbfB and AguA have presented a novel tool for functionalising water soluble xylans to be used as speciality additives, coating and implantation or encapsulation matrices, with reduced impact on the environment. This will advance processing and expand the product spectrum of lignocellulosic materials. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Daar is ‘n toenemende belangstelling om spesialiteit biopolimere uit xilaan ontwikkel, en op soortgelyke wyse as hoë molekulêre massa polisakkariede soos stysel en sellulose te benut. Die behoefte om xilaan biodegradeerbare polimere as ‘n alternatief tot sellulose en stysel te gebruik neem toe omdat laasgenoemde baie ander kompeterende gebruike het. Anders as sellulose en stysel is uit xilaan heteropolimere met ‘n hoë graad van substitusie in die hoofketling met sygroepe en lae molekulêre massas, en raak daarom nie geredelik onoplosbaar om hidrojel en biofilms te vorm nie. Gevolglik is xilaan nie geskik vir toepassings van stysel en sellulose as spesialiteit biodegradeerbare bymiddels en bedekkings in die voedsel-, farmaseutiese-, pulp en papier-, tekstiel-, en vele ander industrieë nie. Hierdie studie is uitgevoer om ‘n ensiemtegnologie te ontwikkel gebaseer op rekombinante α-L-arabinofuranosidase en gesuiwerde α-D-glukuronidase met polimeriese xilaan substraat spesifisiteit, vir beheerde vermindering van die oplosbaarheid van wateroplosbare polimeriese xilaan wat lei tot die vorming van onoplosbare nanohidrojels. Alhoewel xilaan volop beskikbaar is, word ‘n groot deel daarvan tans vermors in afvalstrome uit lignosellulose prosessering, primêr verpulping, met min vooruitsigte vir herwinning en toevoeging van waarde. Lignosellulose materiaal wat in Suid-Afrika geproduseer word, insluitend Eucalyptus grandis (E. grandis), Pinus patula (P. patula), Bambusa balcooa (bamboes) en suikerriet (Saccharum officinarum L) (bagasse), is ondersoek as bronne van wateroplosbare xilaan vir ensiem modifikasie. Twee gematigde, lae temperatuur alkali-metodes (‘nalkali lading van < 14% en temperatuur van < 80°C), een met ultrasuiwering aangedui as Hoije en die ander met etanolpresipitasie aangedui as Lopez metode, is evalueer vir selektiewe ekstraksie van wateroplosbare xilaan vanuit die genoemde lignosellulose materiale. Die wateroplosbare xilaan is ge-ekshaheer vanuit P. patula, bagasse, E. grandis en bamboes met die Hoije metode met ekstraksie doeltreffendhede van 71.0, 66.0, 35.0, en 20.0%, onderskeidelik. Met die Lopez metode is xilaan vanuit bagasse en E. grandis geëkstraheer met ekstraksie doeltreffendhede van 28.0% en 12.0%, onderskeidelik. Die xilaan wat vanuit P. patula, bamboes, en bagasse ekstraheer is, is as arabinoglukuronoxilaan geïdentifiseer, wat met arabinose en 4-O-metiel-D glukuronsuur sykettings vervang is, terwyl die xilaan wat vanuit E. grandis ekstraheer is as 4-O-metiel--D-glukuronoxilaan (glukuronoxilaan), met substitusie met MeGlcA en asetiel-groepe op die hoof xilaan-ketting (ruggraat) is. Die glukuronoxilaan het verder spore van arabinose en rhaminose funksionele groepe bevat. Die geëkstraheerde xilaan fraksies het grade van polimerisasie > 10 gehad en was wateroplosbaar, wat die vereiste eienskappe van die xilaan vir doelgemaakte ensiem modifikasies bevredig het. Die selektiewe verwydering van die arabinose, MeGlcA, en asetiel-groepe om xilose eenhede sonder substitusie in polimeriese xilaan te vorm, wat intra- en inter-polimeer binding veroorsaak, word beskou as die belangrikste proses vir die vermindering van die oplosbaarheid van wateroplosbare xilaan. Die α-L-arabinofuranosidase van Aspergillus niger (AbfB) en α-D-glukuronidase van Schizophyllum commune (AguA) is spsialiteutsensieme wat tot dusver is met die vermoë om selektief die arabinose en MeGlcA sykettings, onderskeidelik, vanaf wateroplosbare xilaan te verwyder. Grootskaalse toepassing van die AbfB en AguA ensieme, vir die vermindering van die oplosbaarheid van wateroplosbare xilaan , sal ekstrasellulêre produksie deur mikrobes in groot hoeveelhede en vry van kontaminasie van die xilaan hoofketting degraderende ensieme insluitend die endo-1,4--xilanase vereis. Selektiewe produksie van die AbfB vry van xilanase aktiwiteit is verkry deur kultivering van rekombinante A. niger D15 [abfB], met transkipsie van die abfB-geen beheer deur die gliseraldehied-3-fosfaat dehidrogenase promotor (gpdp) en glukoamilase termineerder (glaAT). Die rekombinante AbfB ensiem is ekstrasellulêr geproduseer in 125 mL skudflesse en ‘n10 L bioreaktor fermentasiekulture met volumetriese aktiwiteite van tot 10.0 en 8.0 nkat mL-1, onderskeidelik, teen para-nitrofenol arabinofuranosied (pNPA). Die uitskeiding van die rekombinante AbfB was groei geassosieerd en het daarom tot 2.5 keer toegeneem met die byvoeging van gekonsentreerde mielieweekvloeistof as ‘n addisionele bron van stikstof in die 2 x minimale standaard kwekingsmedium. Die biomassa spesifieke aktiwiteit van die rekombinante AbfB teen die pNPA substraat was ongeveer 366 nkat g-1 (droë massa basis). Die rekombinante AbfB het ‘n enkele suiwer spesie band getoon op 10% SDS-PAGE gevlek met Coomassie blou en het ‘n beraamde molekulêre massa van 67 kDa gehad. Die rekombinante AbfB het verder optimale aktiwiteit by 40-55°C en pH 3.0-5.0 getoon en was stabiel onder kweking-, storing-, en bedryfstoestande by temperature tussen 30-60°C en pH 3.0-6.0. Die rekombinante AbfB het ook wye substraatspesifisiteit getoon om arabinose sy-groepe selektief te verwyder vanaf lae viskositeit koring-en hawerbiopolimere, lariks arabinogalaktaan, onvertakte arabinaan, en arabinoglukuronoxilaan biopolimere, geëkstraheer vanaf bagasse, bamboes en P.patula wat in Suid-Afrika aangetief word. Die rekombinante AbfB kon xilaan, ge-ekshaheer vanaf bagasse, bamboes en hawer onoplosbaar maak, maar die xilaan geëkstraheer vanaf P. patula nie. Meer as 95% van die aktiwiteit van die rekombinante AbfB teen die pNPA kon hersirkuleer word na selektiewe hidrolise van die xilaan by 40°C vir 16 h. Aan die ander kant kon die gesuiwerde AguA-ensiem slegs berkehout glukuronoxilaan onoplosbaar maak, maar nie glukuronoxilaan wat vanaf E. grandis geëkstraheer is of arabinoglukuronoxilaan wat vanaf bagasse, bamboes en P. patula geëkstraheer is nie. Die sinergistiese aksie van die rekombinante AbfB en die gesuiwerde AguA het die verwydering van die arabinose sykettings vanaf bagassexilaan met 22% vermeerder en met 33% in die geval van bamboesxilaan. Die verwydering van MeGlcA sykettings vanaf bagassexilaan is met slegs 5% vermeerder, terwyl dit met 13% verminder het in die geval van bamboesxilaan. Die selektiewe verwydering van die arabinose sykettings vanaf xilaan van hawer, bagasse, en bamboes deur die rekombinante AbfB het hoër skynbare viskositeit gehad relatief tot die ooreenstemmende onbehandelde xilaan . Die skynbare viskositeit van beide die behandelde en onbehandelde xilaan het egter verminder met toenemende skuiftempo. Die viskositeit het ‘n algehele negatiewe korrelasie met arabinose syketting verwydering gehad en het ‘n minimum van 2.03 mPa.s bereik vir hidrolise van hawerxilaan wat uitgevoer is vir 9.0 h by ‘n temperatuur van 45.8°C met rekombinante AbfB xilaan met ‘n spesifieke dosering van 400.0 nkat g-1substraat. Die wysiging van die viskositeit van die xilaan deur die selektiewe verwydering van die sykettings is van besondere belang in die produksie van spesialiteit emulsifisering, verdikking- en skuimweermiddels. Die optimale waardes vir hidrolisetyd, ensiemdosering en temperatuur vir maksimum graad van arabinose syketting verwydering vanaf hawerxilaan met die rekombinante AbfB, en van MeGlcA syketting verwydering vanaf berkehout xilaan met die gesuiwerde AguA, is vasgestel deur middel van die Box-Benhken responsie oppervlak metode. Die eksperimentele gebied het die xilaanspesifieke dosering met die rekombinante AbfB tussen 18.0 en 540.0 nkat g-1substraat en vir die gesuiwerde AguA xilaan tussen 2.0 en 18.0 μkat g-1substraat by temperature tussen 30 en 50°C en hidrolisetye tussen 1 en 16 h gedek. Die temperatuur, ensiem xilaan spesifieke dosering en hidrolise tyd het elk ‘n beduidende invloed (p<0.05) gehad op beide die selektiewe verwydering van arabinose vanaf hawerxilaan met die rekombinante AbfB en die selektiewe verwydering van MeGlcA vanaf berkehout xilaan met die gesuiwerde AguA. Die interaksie van hierdie hidroliseparameters was egter net beduidend (p<0.05) in die geval van arabinose syketting verwydering vanaf hawer xilaan met die rekombinante AbfB. Die optimale waardes vir die hidrolise tyd, temperatuur, en xilaan spesifieke dosering is beraam om gelyk aan 14-16 h, 38-45°C, en 607.0 nkat g-1substraat, onderskeidelik, te wees vir maksimale verwydering van 43% van die beskikbare arabinose in die hawer xilaan met die rekombinante AbfB. Die optimale waardes vir die hidrolise tyd, temperatuur en xilaan spesifieke dosering vir maksimale verwydering van 0.5% van die beskikbare MeGlcA sykettings vanaf die berkehout xilaan met die gesuiwerde AguA is beraam om gelyk aan 11 h, 38°C, en 18.0 μkat g-1substraat, onderskeidelik, te wees. Die optimale waardes van die hidrolise parameters, vir beide die verwydering van die arabinose vanaf hawer xilaan met die rekombinante AbfB en van MeGlcA sykettings vanaf berkehout met die gesuiwerde AguA, kon voorspel word deur gebruik te maak van kwadratiese modelle wat die responsie-oppervlak grafieke met regressie koeffisiënte > 0.9 gepas het. Die effek van in situ selektiewe verwydering van arabinose en MeGlcA sykettings met rekombinante AbfB en gesuiwerde AguA, onderskeidelik, vanaf wateroplosbare xilaan op hulle presipitasie en adsorpsie op katoen lint is ondersoek. Die katoenlint is behandel met xilaan ge-ekstraheer vanuit bagasse, bamboes, P. patula, en E. grandis deur gebruik te maak van die Hoije metode in die teenwoordigheid van die rekombinante AbfB, AguA, en ‘n mengsel van die twee ensieme. Die effek van in situ selektiewe hidrolise, deur die ensieme van model xilaan insluitende berkehout, hawer en H2O2-gebleikte bagasse en E. grandis xilaan jel, op hulle adsorpsie op katoen lint is gebruik vir verwysingsdoeleindes. Die gesuiwerde AguA het die adsorpsie van arabinoglukuronoxilaan , wat vanuit bagasse, bamboes en P. patula ekstraheer is deur middel van die Hoije metode, op katoenlint die meeste laat toeneem in vergelyking met die effek van die rekombinante AbfB en die mengsel van die rekombinante AbfB en die gesuiwerde AguA. Die gesuiwerde AguA het die adsorpsie van die xilaan wat vanuit bagasse en E. grandis ekstraheer is met 334 en 29%, onderskeidelik, laat toeneem, maar het die adsorpsie van E. grandis xilaanjel en H2O2 gebleikte bagasse xilaan met 31 en 6%, onderskeidelik, laat afneem. Op ‘n soortgelyke wyse het die teenwoordigheid van die rekombinante AbfB die adsorpsie van die bamboes, P. Patula en hawer xilaan met 31, 44, en 900%, onderskeidelik, laat toeneem, maar die adsorpsie van die xilaan ekstraheer vanuit bagasse en die H2O2 gebleikte bagasse xilaan met 13 en 30%, onderskeidelik, laat afneem. Verskillende xilaan-sellulose interaksies en water adsorpsie kapasiteite van die katoen lint is opgemerk met die in situ modifikasie en adsorpsie van die xilaan ekstraheer vanuit die bagasse, bamboes, E. grandis en P. patula in die teenwoordigheid van die rekombinante AbfB en gesuiwerde AguA. Die ensiem bygestaande adsorpsie van xilaan kon daarom gebruik word om die funksionele eienskappe van die sellulose materiaal aan te pas of te verbeter. Die wekverrigting van ensimaties gevormde xilaan nanohidrojels as enkapsuleringmatrikse vir stadige vrystelling van bioaktiewe middels is geevalueer. Onoplosbare xilaan nanohidrojels wat gevorm is deur selektiewe verwydering van arabinose sykettings vanaf wateroplosbare hawer xilaan met die rekombinante AfbA, is gekarakteriseer vir partikelgrootteverspreiding, oppervlaklading (zeta potensiaal), morfologiese stabiliteit, en die vermoë om die ramenas peroksidase te enkapsuleer en stadig vry te stel. Die ensimaties gevormde hawer xilaan hidrojels het ‘n sferiese vorm gehad met partikelgroottes wat gewissel het van 18 nm tot > 10 000 nm. Die xilaan nanohidrojels het ‘n negatiewe zeta potensiaal van tot -19 mV getoon, en het self-vormings gedrag vir partikels ten toon gestel indien dit by xilaankonsentrasies hoër as 1.5% (m/v) en hidrolise tye langer as 17 h gevorm is. Die xilaan konsentrasie het beide die partikelgrootte en die zeta potensiaal van die hawerxilaan nanohidrojels beduidend (P < 0.05) beïnvloed terwyl die rekombinante AbfB hidrolise tyd beduidend (P < 0.05) was op die zeta potensiaal. Die hawer xilaan nanohidrojels, het die ramenasperoksidase ensiem suksesvol enkapsuleer, beide gedurende en na die vorming van die hawer xilaan nanohidrojels en die vrystelling van die geënkapsuleerde ramenas peroksidase in aktiewe vorm is volgehou vir ‘n periode van 180 min. Die ensieme wat die syketting van die xilaan verwyder het, het dus ‘n rol in die voorbereiding van biodegadeerbare nano-enkapsulasie geedskap. In die geheel veskaf die rekombinante AbfB en gesuiwerde AguA ‘n nuwe stel manier voor om wateroplosbare xilaan te funksionaliseer om as spesialiteit bymiddels, bedekking, en inplanting of enkapsulasiematrikse gebruik te word met ‘n verminderde impak op die omgewing. Dit sal prosessering bevorder en die produkspektrum van lignosellulose materiale uitbrei.

Les ultraviolets A (UVA) sont carcinogènes et produisent des espèces réactives de l'oxygène (ERO). Le récepteur à la mélanocortine de type 1 (MC1R) est un récepteur couplé aux protéines G (RCPG) qui est impliqué dans la mélanogénèse et dans l'inflammation cutanée. Certains variants du gène sont associés à un risque accru de mélanomes et de carcinomes cutanés. Le MC1R est exprimé surtout dans les mélanocytes mais son expression peut être induite par les UV in vitro dans les kératinocytes et in vivo dans la peau. Le récepteur MC1R est activé par l'α-MSH. L'objectif de ce travail de thèse a été d'étudier les effets du récepteur MC1R sur le stress oxydatif induit par les UVA dans des lignées kératinocytaires humaines HaCaT exprimant le récepteur MC1R ou son variant non fonctionnel Arg151Cys. Nous avons montré que la production d'ERO intracellulaire induite par les UVA est fortement inhibée dans les cellules HaCaT-MC1R et que cette inhibition est renforcée en présence d'α-MSH. L'inhibition du stress oxydatif induit par les UVA dans les cellules transfectées par le MC1R est en partie dépendante de la phosphorylation de la sous-unité activatrice, NoxA1 de la NADPH oxydase. Le traitement des cellules HaCaT-MC1R par un inhibiteur du récepteur au facteur de croissance épidermique (EGFR) restaure l'habilité de ces cellules à induire un stress oxydatif après irradiation UVA. Ces résultats montrent que l'activité constitutive du récepteur MC1R dans des kératinocytes pourrait inhiber le stress oxydatif induit par les UVA via des mécanismes dépendants de l'AMPc et de l'EGFR. / Ultraviolet A (UVA) radiations are responsible for deleterious effects, mainly due to reactive oxygen species (ROS) production. Alpha-melanocyte stimulating hormone (α-MSH) binds to Melanocortin-1 Receptor (MC1R) in melanocytes to stimulate pigmentation and modulate cutaneous inflammatory responses. MC1R may be induced in keratinocytes after UV exposure. To investigate the effect of MC1R signaling on UVA-induced ROS (UVA-ROS) production, we generated HaCaT cells that stably express human MC1R (HaCaT-MC1R) or the Arg151Cys (R151C) non- functional variant (HaCaT-R151C). We then assessed ROS production immediately after UVA exposure and found that: (1) UVA-ROS production was strongly reduced in HaCaT-MC1R but not in HaCaT-R151C cells compared to parental HaCaT cells; (2) this inhibitory effect was further amplified by α-MSH treatment of HaCaT-MC1R cells before UVA exposure; (3) after UVA irradiation, NoxA1 phosphorylation was increased i n HaCaT-MC1R compared to HaCaT and HaCaT-R151C cells. Inhibition of PKA in HaCaT-MC1R cells resulted in a marked increase of UVA-ROS production; (4) the ability of HaCaT-MC1R cells to produce UVA-ROS was restored by inhibiting epidermal growth factor receptor (EGFR) or extracellular signal-regulated kinases (ERK) activity before UVA exposure. Our findings suggest that constitutive activity of MC1R in keratinocytes may reduce UVA-induced oxidative stress via EGFR and cAMP-dependent mechanisms.

HTLV-1 et HTLV-2 sont des virus provoquant des infections persistantes. Après une période de latence clinique de plusieurs décennies, 2 à 5 % des individus infectés par HTLV-1 développent des pathologies comme la leucémie à cellules T de l’adulte (ATL) ou la paraparésie spastique tropicale/myélopathie associée à HTLV-1 (TSP/HAM). Malgré une forte homologie avec HTLV-1 dans son organisation génomique et sa séquence nucléotidique, l'infection par HTLV-2 n'est pas associée à des désordres hématologiques. L’interféron α (IFN-α) est un acteur majeur de la réponse immunitaire innée de l’hôte. Le rôle de la réponse IFN-α au cours d'une infection par HTLV-1 et notamment dans le développement de l'ATL reste peu documenté et controversé. Mon travail de thèse a consisté à caractériser le rôle de l'IFN-αsur l'infection par HTLV-1 en comparaison de l'infection par HTLV-2. Nous avons montré que l'infection de novo de lymphocytes T par HTLV-1 ou HTLV-2 était inhibée par l'IFN-α. Cette inhibition repose sur l'activation (phosphorylation) de la protéine PKR par l'IFN-α qui réprime les étapes tardives du cycle viral. D'autre part, nous avons étudié le rôle de la protéine ADAR1-p150 dont l'expression est aussi induite par l'IFN-α. La protéine ADAR-1-p150 est surexprimée dans les lymphocytes primaires activés et dans des lymphocytes infectés par HTLV-1 ou HTLV-2. Nous avons montré que la protéine ADAR-1-p150 contrecarrait l'effet inhibiteur de l'IFN-α sur le cycle d'HTLV-1 et d'HTLV-2, grâce à sa capacité à inhiber l'activation de PKR. Ces résultats suggèrent qu'un équilibre entre l'expression de ces 2 protéines peut influer sur le déroulement de l'infection par HTLV-1 ou HTLV-2. Enfin, nous avons observé que l'IFN-α n'avait pas d'effet sur des cellules déjà infectées par HTLV-1 contrairement à HTLV-2 qui reste partiellement sensible à cette cytokine. Un rôle différent de l'IFN-α sur HTLV-1 et HTLV-2 pourrait être à l'origine de la différence de pathogénicité entre les deux virus. / HTLV-1 and HTLV-2 viruses are responsible for life-long infections. After a long latency period, 2 to 5 % of HTLV-1 infected people develop diseases such as Adult T cell leukemia (ATL) or Tropical Spastic Paraparesis/HTLV-1 associated Myelopathy (TSP/HAM). Although both viruses are very similar in their genomic organization and in their nucleotide sequence, HTLV-2 has not been associated to any malignant hematological disorders. Interferon α (IFN-α) plays a major role in host innate immune response. The role of IFN-α during HTLV-1 infection and ATL onset has poorly been investigated and results are controversial. My project was aimed at characterizing the role of IFN-α in HTLV-1 infection compared to HTLV-2 infection. We showed that IFN-α inhibits HTLV-1 and HTLV-2 de novo infection in T-cells. This inhibition is mediated through PKR activation (phosphorylation) that prevents the latest steps of the viral cycle. We also studied the effect of ADAR-1-p150 whose expression is also induced by IFN-α. We showed that ADAR-1-p150 counteracts the inhibitory effect of IFN-α on HTLV-1 and HTLV-2 cycles, through inhibition of PKR activation. These results suggest that a balance between ADAR-1-p150 and PKR expression could influence HTLV-1 and HTLV-2 infection. Furthermore we observed that IFN-α has no effect on HTLV-1 infected cells whereas HTLV-2 infected cells are still sensitive to the cytokine. A different effect of IFN-α on HTLV-1 and HTLV-2 could be involved in the distinct pathological outcomes of HTLV-1 or HTLV-2 infection.

Un nombre croissant d'observations suggèrent que les pDC sont fortement impliqués dans le cancer, car les pDC sont recrutés dans des tumeurs solides, tant chez les patients humains que chez les modèles murins et sont généralement en corrélation avec un mauvais pronostique. Les pDC infiltrant les tumeurs présentent souvent un phénotype immature et sont des pauvres producteurs de IFN-I, de cytokines et de chimiokines pro-inflammatoires en réponse à la stimulation TLR, contribuant à l'établissement d'un micro-environnement tumoral immunosuppresseur qui favorise la croissance tumorale. D'autre part, lorsqu'ils sont activés à l'intérieur de la tumeur, les pDC pourraient être capable de générer des réponses immunitaires antitumorales efficaces qui contribueraient à la régression tumorale. Ce double rôle de TA-pDC rend cette population cellulaire d'un grand intérêt pour être ciblée dans l'immunothérapie tumorale. Par conséquent, notre étude est centrée sur l'exploration du rôle de pDC dans l'orchestration des réponses immunitaires antitumorales, visant à déchiffrer les caractéristiques fonctionnelles de pDC dans le micro-environnement de la tumeur.Nos résultats montrent que les pDC sont recrutés dans le micro-environnement de la tumeur TC-1 et B16-OVA, et les pDC infiltrant les tumeurs dans les deux modèles de tumeurs présentent un profil d'activation et d'expression génique distinct par rapport aux pDC purifiés à partir de la rate naïve, ce qui suggère un effet du microenvironnement tumoral dans le phénotype et les fonctions de TC-1 et BDC-OVA infiltrant pDC. En fait, les facteurs solubles sécrétés par les cellules tumorales TC-1 et B16-OVA et présentes dans le micro-environnement de la tumeur sont capables d'affecter fortement les fonctions des pDC, notamment leur capacité à produire IFN-α après la stimulation TLR-9. Parmi les facteurs solubles présents dans le micro-environnement de la tumeur, nos résultats montrent que le TGF-β seul est capable de bloquer la production d'IFN-α, suggérant clairement une influence du TGF-β dans les mécanismes intracellulaires conduisant à la production d'IFN-I par pDC. En outre, notre étude révèle que les effets du TGF-β sur le pDC affectent aussi les capacités de production de l'IFN-I, mais aussi leur capacité à sécréter d'autres cytokines et chimiokines ainsi que leur phénotype. Enfin, l'étude de l'environnement tumoral TC-1 en l'absence de pDC démontre un rôle délétère de cette population dans la croissance de la tumeur et montre une fonction claire de pDC dans l'induction de réponses immunitaires anti-tumorales dépendantes de NK.Les résultats obtenus au cours de cette thèse de doctorat ont mis en évidence le rôle important de la PDC dans le contexte tumoral et ont permis une meilleure compréhension du ciblage de cette population cellulaire contre l'immunothérapie tumorale / A growing number of observations suggest that pDC are highly implicated in cancer, since pDC are recruited into solid tumors, both in human patients and in murine models and generally correlate with a poor clinical outcome. Tumor infiltrating pDC often exhibit an immature phenotype and are poor producers of IFN-I and pro-inflammatory cytokines and chemokines in response to TLR stimulation, contributing to the establishment of an immunosuppressive tumor microenvironment that promotes tumor growth. On the other hand, when activated inside the tumor, pDC could be able to generate efficient anti-tumor immune responses that would contribute to tumor regression. This dual role of TA-pDC renders this cell population of great interest to be targeted in tumor immunotherapy. Hence, our study is centered in exploring the role of pDC in the orchestration of anti-tumor immune responses, aiming to decipher functional characteristics of pDC within the tumor microenvironment. Our results show that pDC are recruited into the TC-1 and B16-OVA tumor microenvironment and tumor infiltrating pDC in both tumor models exhibit a distinct activation and gene expression profile as compared to pDC purified from naïve spleen, suggesting an effect of the tumor microenvironment in the phenotype and functions of TC-1 and B16-OVA infiltrating pDC. In fact, the soluble factors secreted by the TC-1 and B16-OVA tumor cells and present in the tumor microenvironment are able to greatly affect pDC functions, more importantly their ability to produce IFN-α following TLR-9 stimulation. Among the soluble factors present in the tumor microenvironment, our results show that TGF-β alone is able to impair the production of IFN-α, clearly suggesting an influence of TGF-β in the intracellular machinery leading to IFN-I production by pDC. In addition, our study reveals that the effects of TGF-β on pDC are broader affecting not only the IFN-I producing abilities, but also their capacity to secrete other cytokines and chemokines as well as their phenotype. Finally, the study of the TC-1 tumor environment in the absence of pDC demonstrates a deleterious role of this population in the tumor growth and shows a clear function of pDC in the induction of NK-dependent anti-tumor immune responses.The results obtained throughout this PhD thesis highlighted the important role of pDC in the tumoral context and allowed further insight in targeting this cell population to tumor immunotherapy

La maladie de Parkinson est l’une des plus répandue dans le monde. Des analyses post mortem ont mis en évidences des inclusions dans les cerveaux des patients, composées d’α-synucléine. Plusieurs études ont visé à identifier des composés capables d’inhiber l’agrégation de cette protéine, étant donné que cette agrégation est liée à sa toxicité. Néanmoins, de nombreux composés restent encore à être identifiés afin de mettre en évidence des structures moléculaires actives partagées qui pourrait mener à la synthèse d’un principe actif. Les stilbènes sont des composés phénoliques démontrant régulièrement des activités biologiques intéressantes pour la santé. Dans cette étude, nous étudions le comportement anti-agrégatif des stilbènes monomériques (resvératrol, picéatannol) et oligomèriques (ampélopsine, viniférine, et isohopeaphénol). Les résultats présentés mettent en évidence la capacité des stilbènes à inhiber l’agrégation de l’α-synucléine et fournissent des éléments pour comprendre ce mécanisme. / Parkinson’s disease is one of the most spread neurodegenerative diseases in the world. Post mortem analyses have put in evidence small inclusion bodies in patient’s brain, composed of α-synuclein fibrils. Several studies attempted then to identify compounds that could inhibit α-synuclein aggregation, as its aggregation is linked to its toxicity. Still, numerous active compounds need to be identified in order to put on relief shared active structures that could lead to a potent drug design. Stilbenes are phenolic compounds that often display interesting health-related biological activities. In this study, the anti-aggregative behavior of stilbenes monomers (resveratrol, piceatannol) and oligomers such as ampelopsin and isohopeaphenol was assessed. The results put on evidence stilbene propensity to inhibit α-synuclein aggregation and provide an insight into their inhibition mechanisms.

Les signatures histopathologiques de principales maladies neurodégénératives - maladie d'Alzheimer et la maladie de Parkinson - sont les enchevêtrements neurofibrillaires formés par la protéine tau et les corps de Lewy, formés par l'α-synucleine agrégée. Les mécanismes précis du repliement et de l'agrégation de ces protéines, pour la protéine tau comme pour l'α-synucleine, ne sont pas totalement compris à ce jour. Ici, nous nous sommes intéressés à cette question en utilisant des modèles in vitro et in vivo. En étudiant l'agrégation tau in vitro, nous avons mis en évidence un nouvel auto- assemblage réversible de tau, qui dépend de la température et de la présence d’ions zinc, et qui est a priori différent de l'agrégation de tau en présence d'inducteurs d'agrégation tels que l'héparine. Ce processus pourrait néanmoins être impliqué dans les premières étapes de l'agrégation pathologique de tau. Dans une deuxième partie nous avons développé des modèles murin pour étudier les dysfonctionnement de l’α-synucleine. Nous avons montré que l’α-synucleine est directement impliquée dans le développement embryonnaire de régions spécifiques du système nerveux, et qu'elle a des propriétés modulatrices seulement sur les neurones dopaminergiques de la substantia nigra, qui sont touchés dans la maladie de Parkinson.Les résultats obtenus dans nos études de deux protéines qui subissent une agrégation pathogène et forment des inclusions intracellulaires ont contribué à la compréhension des processus moléculaires et cellulaires associés à la dégénérescence neuronale, ce qui fournira de nouvelles pistes pour développer de nouvelles stratégies de thérapies de maladies neurodégénératives. / The histopathological hallmarks of the most common neurodegenerative diseases – Alzheimer’s disease and Parkinson’s disease are neurofibrillary tangles formed by tau protein and Lewy bodies inclusions formed by aggregated α-synuclein. The formation and accumulation of these proteins into inclusions cause functional disruptions of the cytoskeleton and leads to neuronal degeneration. The precise mechanisms of tau and synuclein misfolding and aggregation leading to those cellulare incluses, even though very studied, are not fully understood neither for tau protein nor for α-synuclein.Here we have addressed this question using both in vitro and in vivo models. Investigating tau aggregation in vitro, we have found a reversible self-assembly of tau, which depends on temperature and is induced by zinc ions, which is different from the tau aggregation in the presence of aggregation-inducers such as heparin. This process could be implicated in the first steps of tau pathological aggregation. In a second part, we have developed a mouse model for studying the α-synuclein dysfunction. We have shown that α- synuclein is directly involved in the embryonic development of the specific regions of the nervous system, and that it has modulating effect only on the populations of dopaminergic neurons of substantia nigra, which are affected in Parkinson’s disease.Results obtained in our studies of two proteins that undergo pathogenic aggregation and form intracellular inclusions contributed to understanding of molecular and cellular processes associated with neuronal degeneration, which is important for the development of new disease-modifying therapies of neurodegenerative disorders.