Thesis (Ph.D. in Pharmaceutical Sciences) -- University of Colorado Denver, 2008. / Typescript. Includes bibliographical references (leaves 209-236). Free to UCD affiliates. Online version available via ProQuest Digital Dissertations;

L’intérêt des peptides comme des médicaments potentiels est en constante augmentation. Des stratégies ont été développées pour améliorer la sélectivité, l’activité, et la stabilité des peptides vis-à-vis de la protéolyse. Dans ce mémoire de thèse, deux nouvelles modifications de peptides sont proposées.Dans le premier chapitre, nous présentons une nouvelle application de la réaction de transfert O-N acylique pour la synthèse de peptides agrafés (ou ‘stapled peptides’). L’introduction d’une ‘agrafe’ dans un peptide est un moyen de stabiliser une structure secondaire hélicoïdale en établissant un pont entre les résidus appropriés des chaînes latérales. Dans notre cas, l'agrafe est formée par un O-acyl isodipeptide. La liaison ester peut être convertie en liaison amide par un transfert O-N acylique. Cette stratégie permet une amélioration de la solubilité d’un peptide hydrophobe agrafé, avant son réarrangement à pH neutre.Dans le dernier chapitre, nous avons développé une méthodologie nouvelle pour la dimérisation de peptides non protégés. Cette méthode repose sur la formation de liaisons siloxane entre des peptides hybrides portant chacun un groupement dimethylchlorosilane. Nous avons ainsi dimérisé une séquence dérivée de la protéine p53, impliquée dans l’apoptose. A titre de comparaison, cette même séquence a été dimérisée en utilisant la cycloaddition d’Huisgen entre deux peptides modifiés possédant un azoture ou un alcyne en position N-terminale. Enfin, plusieurs dimères de la séquence du GHRP-6 (growth hormone releasing peptide) ont été synthétisés, avec des bras dimethylhydroxysilane placés à différentes positions. L’homodimérisation a été effectuée dans l'eau à pH neutre. / The interest in peptides as potential drug candidates was revived and is increasing constantly. Strategies have been developed to improve their selectivity and activity, and their stability toward proteolysis. In this thesis, two new peptide modifications are proposed.In the first chapter, we present a new application of the O-N acyl transfer reaction for the synthesis of stapled peptides. Peptide ‘stapling’ is a way of stabilizing secondary helical structure by establishment of a bridge between the side chains of suitable residues. In our case, the staple is formed by an O-acyl isopeptide which can be converted into amide bond by acyl migration. This strategy allows an improved solubility of the stapled hydrophobic peptide prior to rearrangement at neutral pH.In the last chapter, we developed also a new methodology for the dimerization of unprotected peptides. This method is based on siloxane bond formation between hybrid dimethylhydroxysilane peptides. A peptide derived from the tumor suppressor protein p53 was dimerized in water, at neutral pH using this methodology. The method was compared with the homodimerization carried out by Cu(I) azide-alkyne cycloaddition (CuAAC). For that purpose, p53 peptide derivative was synthesized with azide and alkyne linkers at the N-terminus. At last, several homodimers of growth hormone releasing hexapeptide (GHRP-6) were synthesized, with dimethylhydroxy silane linkers placed at various positions.

Cette thèse se focalise sur la synthèse multi-étape et l’étude par différentesspectroscopies de plusieurs systèmes supramoléculaires photoactifs. Des sondes fluorescentesmoléculaires capables d’éjecter le Ca2+ de façon réversible ont été élaborées afin de modulerl’arrivée et le départ d’ions Ca2+ dans un milieu. Ces photoéjecteurs basés sur le récepteur àCa2+ BAPTA (l’acide 1,2-bis(2-aminophénoxy)éthane-N,N,N’,N’-tetraacétique) et sur desfluorophores photodimérisables, ont été synthétisés. Leurs comportements photochimiquesont été testés. Ensuite, des échangeurs d’ions moléculaires ont été développés afin d’étudier lavariation de Ca2+ et Mg2+ à partir de deux récepteurs synthétiques. Ils sont basés sur deuxrécepteurs hydrosolubles, le BAPTA pour Ca2+ et l’APTRA (l’acide o-aminophénol-N,N,Otriacétique)permettant de complexer sélectivement le Mg2+. Ces récepteurs ont été conçusafin que Mg2+ et Ca2+ ne puissent être complexés simultanément. Enfin, des boites quantiquesdécorées de ligands pyrène ont été synthétisées pour obtenir un senseur optique à oxygène. / This thesis focuses on the multi-step synthesis and study of several photoactivesupramolecular systems by different spectroscopies. Fluorescent sensors capable of reversiblyejecting Ca2+ were developed in order to control the arrival and depart of Ca2+ ions insolution. These photoejectors were synthesized based on the Ca2+ receptor BAPTA (1,2-bis(2-aminophenoxy)ethane-N,N,N’,N’-tetraacetic acid) and on photodimerizable fluorophores andtheir photochemical behaviour was tested. Molecular ion exchangers were developped inorder to study the variation of Ca2+ and Mg2+ with two synthetic receptors. Their molecularstructures hydrosoluble receptors: BAPTA for Ca2+ and APTRA (o-aminophenol-N,N,Otriaceticacid) allowing the selective complexation of Mg2+. Integration of these receptorsensures that Mg2+ and Ca2+ cannot be simultaneously complexed. Finally, quantum dotsdecorated at the surface with pyrene-containing ligands were synthesized to obtain aratiometric optical oxygen sensor.

Les plantes sont de plus en plus confrontées à une diminution de la disponibilité en eau du sol, constituant une contrainte hydrique et osmotique impactant leur survie. La tolérance des plantes face à cette contrainte sera conditionnée par la perception de celle-ci. Un des mécanismes de signalisation de cette contrainte est appelé MultiStep Phosphorelay (MSP) et est composé de 3 partenaires : un récepteur Histidine-aspartate Kinase (HK), des protéines Histidine Phosphotransfert (HPt) et des Régulateurs de Réponse (RR), dont les facteurs de transcription RR-B. Chez Arabidopsis, un MSP constitué d’AHK1, AHP2 et ARR18 a été identifié dans le cadre de la contrainte osmotique. Pour le peuplier, HK1a et b, gènes paralogues et homologues à AHK1, ainsi que 10 et 9 gènes codant respectivement des HPt et des RR-B ont été isolés. La fonction d’osmosenseur d’HK1a a été avancée, et une voie de signalisation de la contrainte osmotique chez le peuplier constituée de ce récepteur, 3 HPt et 6 RR-B a été proposée. L’objectif de la thèse visait à déterminer et caractériser des facteurs de transcription RR-B liés à la contrainte osmotique de façon spécifique. Les résultats phares de cette thèse sont la mise en évidence de la fonction de facteur de transcription de deux RR-B, RR13 et RR19, via l’étude de leur capacité à dimériser et à transactiver ou non des gènes de réponses à la contrainte osmotique. Le RR13 semblerait spécifique de la voie cytokinines et le RR19 de la voie osmosensing. Ce travail étaye fortement l’implication du RR19 dans le MSP dédié à cette contrainte. De nombreuses études ont par ailleurs été initiées durant ce travail de thèse et pourront faciliter la caractérisation du MSP étudié. / Plants are increasingly faced with a decrease in soil’s water availability, leading to a hydric and osmotic stress and impacting on their survival. Plant tolerance to this stress will be dependent on its perception. One of the signaling mechanisms related to this stress is called MultiStep Phosphorelay (MSP) and is composed by 3 partners: a histidine-aspartate receptor kinase (HK), histidine phosphotransfer proteins (HPt) and response regulators (RR), including the B-type RR transcription factors. In Arabidopsis, an MSP with AHK1, AHP2 and ARR18 has been identified for osmotic stress signaling. For poplar, HK1a and b, paralogous genes and homologous with AHK1, 10 HPt and 9 B-type RR genes have been isolated respectively. The osmosensor function of HK1a was proposed, and an osmosensing signaling pathway composed by HK1a, 3 HPt proteins, and 6 B-type RR has been suggested. The purpose of this work was focused on the identification and characterization of B-type RR transcription factors specifically linked to osmotic stress in poplar. The main results of this work are the highlight of the transcription factor function of two B-type RR, RR13 and RR19, through the study of their ability to dimerize and transactivate or not osmotic stress-responsive genes. The RR13 seems to be specific for cytokinins signaling pathway, whereas the RR19 seems to be specific for the osmosensing one. This work strongly supports the involvement of RR19 in the osmosensing MSP. Many studies have also been initiated during this work and will facilitate the characterization of the studied MSP.

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An extended Hubbard model with large short and long-ranged Coulomb repulsions and distant transfer is numerically investigated by use of the Lanczos exact diagonalization (ED) method to study the charge order and unconditional dimerization of a chain at density rho (ρ)= 0.4. From the analysis of the spin and charge correlation functions, a picture consistent with the formation of a dimer insulating state, which is of Wigner lattice-type (WL) charge order (CO), is obtained. The next-nearest neighbour (NNN) hopping t2 enhances the intradimer correlations and weakens the interdimer correlations. Implications for the CuO2 chains in Sr14Cu24O41 are discussed.We have also introduced a Heisenberg model which parametrically depends on hole positions. If the electrostatic hole-hole repulsion is included such a model allows to evaluate all energy eigenvalues and eigenstates (for small system size) and thus enables us to evaluate thermodynamic properties as function of temperature,magnetic field, and doping. Assuming certain exchange constants we can investigate the influence of the electrostatic hole-hole repulsion on ground state properties as well as on thermal averages like the magnetization which include contributions of low-lying spin-hole configurations.

A series of picosecond excite-probe experiments was performed on various concentrations of aqueous and ethanolic solutions of rhodamine B in order to determine the existence of dimerization in those solutions. The goals of the research presented in this dissertation were twofold. Initially, various techniques of time-resolved spectroscopy were to be employed to further characterize the ground and excited-state molecular properties of the aqueous RB dimer. The information obtained, and the techniques developed in that study would then be utilized in an effort to secure evidence which would support or refute the claims of rhodamine B dimerization in an ethanolic solution.

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The transcription factor Krüppel homolog 1 (Kr-h1) is crucial in multiple reproductive processes of Aedes aegypti mosquitoes, including previtellogenesis, vitellogenesis, and oogenesis. This study explores the interaction between Kr-h1 and its potential associated proteins (KAPs), with a specific focus on the dimerization partner (DP-1), and how this interaction regulates gene expression pathways critical for mosquito reproduction. Utilizing RNA interference (RNAi), the research identifies DP-1 as a significant regulator of follicle growth post-eclosion (PE), highlighting its vital role in the mosquito reproductive regulatory pathway. The experimental approach included RNAi-mediated knockdown of DP-1, accompanied by evaluations using quantitative PCR (qPCR), Western blotting (WB), co-immunoprecipitation (Co-IP), follicle length measurement, and egg counting to assess the role of DP-1 in reproductive functions. For the first time, the inhibition of DP-1 expression was found to significantly impede A. aegypti follicular development. The elucidation of the mechanistic roles of Kr-h1 and DP-1 provides valuable insights that could lead to innovative strategies for mosquito population control and effective disease vector management. / Master of Science in Life Sciences / Mosquitoes can spread serious insect-borne diseases such as dengue, Zika, and malaria, etc. These diseases can infect hundreds of millions of individual and cause around a million of death annually. This study focuses on a specific mosquito species, Aedes aegypti, which is a major carrier of these diseases. To manage their populations and reduce the spread of these diseases, scientists are constantly seeking new methods to control their reproduction. Chemical insecticides are one of the most efficient and widely used strategies. However, these insecticides face significant challenges, including the development of resistance in mosquito populations and the potential damage to non-target species to affect the ecosystem. To address this issue, the development of new insecticides is crucial. We can identify new targets to pave the way to research novel effective insecticides. Inside mosquitoes, there are various proteins that help control their ability to reproduce. One of these proteins is called Krüppel homolog 1 (Kr-h1). Kr-h1 plays a crucial role in the development and reproductive processes of mosquitoes. Our research looked at how Kr-h1 interacts with other types of protein to control mosquito reproduction. Through various experiments, including gene expression analysis and protein studies, we found that DP-1 is essential for the proper development of mosquito eggs. This insight helps us understand more about the biological processes and hormonal pathways during mosquito reproduction, therefore provide greater opportunity to develop insecticides to reduce their populations and the spread of the diseases they carry.

Une étape clé dans la maturation des pré-ARNms est le clivage et la polyadénylation que ceux-ci subissent sur leur extrémité 3’. Chez les métazoaires, le complexe CstF (Cleavage stimulation Factor) reconnaît une région de l’ARNm riche en U et U/G et stabilise le complexe CPSF (Cleavage Polyadenylation Stimulating Factor) sur le site de polyadénylation. Nous avons déterminé la structure cristallographique du domaine N-terminal d’une des trois sous-unités de CstF, CstF-50. Ce domaine forme un homodimère compact et présente deux surfaces identiques conservées dérivées de la formation du dimère. La structure dimérique de CstF-50 est en accord avec le modèle hexamèrique du complexe. L’homologue de CstF chez la levure, CF IA (Cleavage/polyadenylation Factor IA), est impliqué dans les réactions de clivage et polyadénylation de la maturation 3’. Nous avons reconstitué le complexe entier ‘in vitro’ et résolu la structure en solution par RMN des régions minimales impliquées dans l’interaction des sous-unités Rna14p et Rna15p. Pour la formation de l’hétérodimère, la région C-terminale de Rna14p, que nous avons appelé domaine « monkeytail », s’entrelace intimement avec la région « hinge » de Rna15p. La présence de ces deux domaines chez leurs homologues de mammifères, CstF-77 et CstF-64, suggère la conservation de ce type d’organisation entre ces deux sous-unités à travers les espèces. / The removal of the 3’ region of pre-mRNA followed by polyadenylation is a key step in mRNA maturation. In metazoa, Cleavage stimulation Factor (CstF) recognizes U and G/U rich cis-acting RNA sequence elements through its 64kDa subunit and helps stabilize the Cleavage Polyadenylation Stimulating Factor (CPSF) complex at the polyadenylation site. We describe the crystal structure of the N-terminal domain of the CstF-50 subunit. Through highly conserved residues, CstF-50 forms a compact homodimer that exposes two geometrically opposite and identical conserved surfaces. Together with prior data, the structure of the CstF-50 homodimerization domain supports a hexameric model of CstF. The yeast homologue of CstF is the Cleavage/polyadenylation Factor IA (CF IA) complex and is involved in both the cleavage and polyadenylation of pre-mRNA. We have reconstituted ‘in vitro’ the overall complex and also solved the solution structure of one of the inter-subunit regions, specifically the heterodimer involving peptides from Rna14p and Rna15p. Upon binding, a short C-terminal region from Rna14p wraps intimately within the central hinge domain from Rna15p. Conservation of residues reveals that the structural tethering is preserved in the homologous mammalian proteins. / La maduración 3’ del pre-ARNm es un proceso clave de la expresión génica que incluye el corte y la poliadenilación del extremo 3’ libre del pre-ARNm. En metazoos, el complejo CstF (Cleavage stimulation Factor) reconoce una secuencia del pre-ARNm rica en U y G/U y permite la estabilización del complejo CPSF (Cleavage Polyadenylation Stimulating Factor) en el sitio de poliadenilación. Hemos descrito la estructura cristalina del dominio N-terminal de una de las tres subunidades de CstF, CstF-50. La estructura ha revelado la organización de la proteína en un dímero compacto y conservado entre las especies. Dos zonas idénticas conservadas se encuentran expuestas a ambos lados de la superficie estructural. Nuestros resultados corroboran así la hipótesis sobre el modelo hexamérico del complejo CstF. CF IA (Cleavage/ polyadenylation Factor IA), el homólogo de CstF en levaduras, interviene en las dos etapas de la maduración 3’. Las bases para la reconstitución del factor CF IA ‘in vitro’ han sido establecidas. Al mismo tiempo, hemos resuelto la estructura del subcomplejo formado por las regiones de interacción de Rna14p y de Rna15p en solución mediante RMN. En el heterodímero, las dos proteínas forman una entidad única a través de la región C-terminal de Rna14p, dominio “monkeytail”, y el dominio “hinge” de Rna15p, quedando las hélices de la dos proteínas entrelazadas. La localización de estos dominios en sus homólogos mamíferos, CstF-77 et CstF-64, sugiere que este tipo de organización está conservada entre las especies.