Biophysical characterisation of protein – ligand interactions can provide vital information to dissect complex biochemical binding mechanisms. C3d has been shown to interact with a number of different protein ligands, namely CD21 SCR1-2, S. aureus Efb-C, S. aureus Ehp, S. aureus Sbi and complement regulatory protein factor H. Although much is known about the relationship of C3d and CD21 in the induction of humoral immunity, the structural aspects of this interaction remained controversial until very recently. The aim of this thesis was to gain a detailed understanding of the C3d/CD21 SCR1-2 interaction using different biophysical methods and to identify potential low molecular weight inhibitors of the interaction. A crystal structure of the C3d/CD21 complex solved by Szakonyi et al. in 2001 indicated the C3d binding site on CD21 was in the SCR2 domain. It did not agree with mutagenesis studies and recent NMR titration experiments show that only residues from the SCR1 domain of CD21 appear to mediate binding under physiologically relevant ionic strength. In the current work, NMR was employed to monitor ligand binding to C3d and to provide residue specific information that reflects a physiologically relevant binding mode to complement the crystallographic model solved by van den Elsen and Isenman in 2011. Microcalorimetric analysis on the site-directed mutagenesis studies also supported a model of hydrophobically- and electrostatically-driven protein-protein interaction for C3d and CD21 SCR1-2. Complement C3d forms a non-specific thioester linkage with antigen, which then binds to CD21 SCR1-2 and coligates with membrane immunoglobulin of the B cell receptor. While the interactions triggers B cell activation and hence the production of antibody under normal circumstances, it has been demonstrated that the interactions also lead to undue B cell activation and auto-antibody production. There is a well established collagen-induced arthritis (CIA) mouse model to support the significance of C3d and CD21 in disease susceptibility. To this end, a high-throughput SPR-based screening platform was set up to screen a fragment library against C3d, so as to identify low molecular weight compounds that could serve as a starting point for drug development programme. Unfortunately, the work did not yield C3d-binding inhibitors and future work could include screening large fragment libraries that are designed to target protein-protein interfaces.

Ce mémoire d'Habilitation à Diriger des Recherches regroupe certains travaux réalisés dans le cadre de deux applications à l'IFP : TACITE (écoulements polyphasiques dans les conduites pétrolières) et IFP-C3D (écoulements réactifs dans les moteurs à combustion). Bien que ces deux applications présentent des caractéristiques très différentes, les techniques mathématiques mises en oeuvres sont semblables, voire complémentaires.<br /><br />Dans la première partie, on montre dans quelle mesure les méthodes dites de "relaxation" permettent de rendre plus robustes les simulations numériques de TACITE. La relaxation garantit en effet la positivité de certaines de certaines variables physiquement importantes, alors que le système de départ n'est pas toujours hyperbolique en raison de la complexité des lois de fermeture utilisées. On montre aussi dans quelle mesure les méthodes dites de "multi-résolution" et de "pas de temps locaux" permettent de rendre plus rapides ces simulations, le tout dans un contexte d'intégration temporelle mixte, c'est-à-dire implicite par rapport aux ondes acoustiques rapides et explicite par rapport aux ondes cinématiques lentes.<br /><br />Dans la deuxième partie, on examine certains modèles alternatifs à celui de la première partie. L'intérêt de ces modèles de rechange est d'être plus opérationnels sur certaines configurations spécifiques, au sens où ils facilitent l'analyse mathématique, en tant que système dynamique, d'un phénomène crucial appelé "severe-slugging". Ils suggèrent également des lois de commande judicieuses pour éliminer le severe-slugging via une boucle rétroactive dont l'effacité est prouvée sur le papier et sur maquette expérimentale.<br /><br />Dans la troisième partie, on propose un schéma d'advection multi-dimenstionnelle pour la phase convective de IFP-C3D. La particularité de ce schéma, conçu à partir des schémas de type Iserles-Roe en 1-D, est une très grande précision associée à un principe de monotonie. Compact en espace et à plusieurs niveaux en temps, il permet de bien traiter le transport des variables situées aux noeuds du maillage, en combinaison avec une procédure de réparation de la masse inspirée de Shashkov.

Using ion-trapping techniques, selected laboratory experiments on ion-molecule reactions of astrophysical interest have been performed. For the first time a carbon beam source has been integrated into an ion trapping machine for studying collisions between ions and neutral carbon atoms and molecules. Results are presented for the interaction of D3+ ions stored in a ring-electrode trap (RET), with a beam of hot neutral carbon molecules, Cn (n = 1, 2, 3). The measured reaction rate coefficients are up to a factor two smaller than values presently used in astrophysical models. In order to complete our knowledge about the ion chemistry involving three carbon atoms, detailed investigations of reactions of C3+, C3H+ and C3H3+ with H2 and HD have been performed between 15 K and room temperature. These studies have been performed in a second apparatus, a variable-temperature 22-pole trap machine (VT-22PT). Results include reactive collisions, deuteration and radiative association. It is discussed in connection with the increase in lifetime of the C3+ + H2 collision complexes with falling temperature, what could be responsible for producing more C3H+ at 15 K. Tunneling is excluded. In C3+ + HD collisions an isotope effect has been detected, the C3D+ product ions being slightly more abundant than C3H+. Comparison of the reaction of C3H+ primary ions with HD and H2 gas revealed that the deuterated molecules are significantly more reactive. The process of radiative association of C3H+ and for the first time of C3+ with hydrogen molecules has been observed. An analysis of the data shows that radiative association becomes slower, if the neutral reactant is deuterated. Finally, the theoretical prediction from ab initio calculations that C3H3+ does not exchange an H for a D in collisions with HD, has been proven in an ion trap experiment. Careful analysis of all competing processes allows the conclusion that the rate coefficient is smaller than 4x10-16 cm3s-1 at 15 K. / Unter Verwendung von zwei Speicherapparaturen wurden ausgewählte, astrophysikalische wichtige Ionen-Molekülreaktionen untersucht. Durch die Kombination einer Kohlenstoffquelle mit einem Ionenspeicher, in dem so Reaktionen zwischen Ionen und Kohlenstoffmolekülen oder -atomen untersucht werden können, wurde Neuland betreten. Es werden Ergebnisse vorgestellt für die Reaktion von D3+ Ionen, die in einem Ringelektrodenspeicher gefangen sind, mit einem Strahl von heißen Cn (n = 1, 2, 3). Die gemessenen Ratenkoeffizienten sind nur halb so groß wie die Werte, die in astrophysikalischen Modellen verwendet werden. Um die Kenntnis über alle möglichen Reaktionen, bei denen drei C-Atome beteiligt sind, abzurunden, wurden zwischen 15 K und Zimmertemperatur die Reaktionen zwischen C3+, C3H+ und C3H3+ Ionen mit H2 und HD in vielen Details untersucht. Diese Experimente wurden in einer zweiten Apparatur durchgeführt, in der ein temperaturvariabler 22-Polspeicher das zentrale Element ist (VT-22PT). Berichtet werden Ergebnisse zu reaktiven Stößen, zur Deuterierung von Kohlenwasserstoffen und zur Strahlungsassoziation. In der Diskussion bleibt offen, was - in Verbindung mit der von 300 K zu 15 K zunehmenden Lebensdauer - der Grund dafür sein kann, daß die Bildung des exothermen Produkts C3H+ anwächst. Der Tunneleffekt scheidet aus. Bei der Reaktion C3+ + HD wurde ein Isotopeneffekt beobachtet, das C3D+ Produkt wird etwas häufiger gebildet als C3H+. Ein Vergleich der Reaktion zwischen C3H+ Ionen mit HD bzw. H2 zeigt, daß das deuterierte Molekül wesentlich reaktiver ist. Es wurden Ratenkoeffizienten für die Strahlungsassoziation von H2 Molekülen mit C3H+ und erstmals mit C3+ Ionen gemessen. Die Auswertung der Daten zeigt, dass der Prozeß langsamer abläuft, wenn der neutrale Stoßpartner deuteriert ist. Schließlich wurde experimentell die theoretische Vorhersage überprüft, dass C3H3+ keinen H-D Austausch mit HD eingeht. Eine sorgfältige Analyse aller konkurrierenden Prozesse ergab, dass bei 15 K der Raten koeffizient kleiner als 4x10-16 cm3s-1 ist.

<p>Diss. (sammanfattning) Umeå : Umeå universitet, 1994, härtill 5 uppsatser.</p> / digitalisering@umu

Using ion-trapping techniques, selected laboratory experiments on ion-molecule reactions of astrophysical interest have been performed. For the first time a carbon beam source has been integrated into an ion trapping machine for studying collisions between ions and neutral carbon atoms and molecules. Results are presented for the interaction of D3+ ions stored in a ring-electrode trap (RET), with a beam of hot neutral carbon molecules, Cn (n = 1, 2, 3). The measured reaction rate coefficients are up to a factor two smaller than values presently used in astrophysical models. In order to complete our knowledge about the ion chemistry involving three carbon atoms, detailed investigations of reactions of C3+, C3H+ and C3H3+ with H2 and HD have been performed between 15 K and room temperature. These studies have been performed in a second apparatus, a variable-temperature 22-pole trap machine (VT-22PT). Results include reactive collisions, deuteration and radiative association. It is discussed in connection with the increase in lifetime of the C3+ + H2 collision complexes with falling temperature, what could be responsible for producing more C3H+ at 15 K. Tunneling is excluded. In C3+ + HD collisions an isotope effect has been detected, the C3D+ product ions being slightly more abundant than C3H+. Comparison of the reaction of C3H+ primary ions with HD and H2 gas revealed that the deuterated molecules are significantly more reactive. The process of radiative association of C3H+ and for the first time of C3+ with hydrogen molecules has been observed. An analysis of the data shows that radiative association becomes slower, if the neutral reactant is deuterated. Finally, the theoretical prediction from ab initio calculations that C3H3+ does not exchange an H for a D in collisions with HD, has been proven in an ion trap experiment. Careful analysis of all competing processes allows the conclusion that the rate coefficient is smaller than 4x10-16 cm3s-1 at 15 K. / Unter Verwendung von zwei Speicherapparaturen wurden ausgewählte, astrophysikalische wichtige Ionen-Molekülreaktionen untersucht. Durch die Kombination einer Kohlenstoffquelle mit einem Ionenspeicher, in dem so Reaktionen zwischen Ionen und Kohlenstoffmolekülen oder -atomen untersucht werden können, wurde Neuland betreten. Es werden Ergebnisse vorgestellt für die Reaktion von D3+ Ionen, die in einem Ringelektrodenspeicher gefangen sind, mit einem Strahl von heißen Cn (n = 1, 2, 3). Die gemessenen Ratenkoeffizienten sind nur halb so groß wie die Werte, die in astrophysikalischen Modellen verwendet werden. Um die Kenntnis über alle möglichen Reaktionen, bei denen drei C-Atome beteiligt sind, abzurunden, wurden zwischen 15 K und Zimmertemperatur die Reaktionen zwischen C3+, C3H+ und C3H3+ Ionen mit H2 und HD in vielen Details untersucht. Diese Experimente wurden in einer zweiten Apparatur durchgeführt, in der ein temperaturvariabler 22-Polspeicher das zentrale Element ist (VT-22PT). Berichtet werden Ergebnisse zu reaktiven Stößen, zur Deuterierung von Kohlenwasserstoffen und zur Strahlungsassoziation. In der Diskussion bleibt offen, was - in Verbindung mit der von 300 K zu 15 K zunehmenden Lebensdauer - der Grund dafür sein kann, daß die Bildung des exothermen Produkts C3H+ anwächst. Der Tunneleffekt scheidet aus. Bei der Reaktion C3+ + HD wurde ein Isotopeneffekt beobachtet, das C3D+ Produkt wird etwas häufiger gebildet als C3H+. Ein Vergleich der Reaktion zwischen C3H+ Ionen mit HD bzw. H2 zeigt, daß das deuterierte Molekül wesentlich reaktiver ist. Es wurden Ratenkoeffizienten für die Strahlungsassoziation von H2 Molekülen mit C3H+ und erstmals mit C3+ Ionen gemessen. Die Auswertung der Daten zeigt, dass der Prozeß langsamer abläuft, wenn der neutrale Stoßpartner deuteriert ist. Schließlich wurde experimentell die theoretische Vorhersage überprüft, dass C3H3+ keinen H-D Austausch mit HD eingeht. Eine sorgfältige Analyse aller konkurrierenden Prozesse ergab, dass bei 15 K der Raten koeffizient kleiner als 4x10-16 cm3s-1 ist.

Syfte: Är att ta reda på om man med hjälp av immunhistokemi (IHC) med infärgning avantikroppar mot laminin-5 och C3d kan särskilja mellan slemhinnepemfigoid (MMP) ochorala lichenoida reaktioner (OLR) med epitelsläpp. Vidare undersöks graden inflammation för MMP och OLR för att fastställa om det går att se ett samband mellan grad av inflammation och antikroppsinfärgning.Material och metod: En pilotstudie utfördes på 10 prover med diagnosen MMP respektive 9 prover med OLR, som hämtades från Malmö universitets biobank. Proverna genomgickrutinfärgning respektive antikroppsinfärgning mot laminin-5 och C3d. Granskning av prover skedde i digitalmikroskop. Efteråt delades proverna in i grupper efter var infärgningen sågs. Sammanställning gjordes i Excel med stapeldiagram.Resultat: Ingen tendens till särskiljning ses mellan MMP och OLR avseende infärgning mot laminin-5 och C3d. Positiva utslag för infärgning mot Laminin-5 ses enhetligt på enbart en sida om epitelsläppet hos både snitten för MMP och OLR. Vidare kan det inte ses att snitt med diagnosen OLR har slumpartad infärgning mot laminin-5 på båda sidor om släppet. Det finns en tendens till att MMP-snitt får mer positiva utslag för infärgning mot C3d än för OLR snitt. Graden inflammation var högre i OLR snitt än för MMP snitt.Slutsats: Enligt studien går det inte att, med IHC, med infärgning av antikroppar mot laminin5 och C3d, kunna särskilja MMP och OLR med epitelsläpp. Större urval krävs för definitiva slutsatser. Vidare studier behövs för att utreda om det går att använda IHC för att särskilja MMP och OLR.Nyckelord: C3d, immunhistokemi (IHC), laminin-5, orala lichenoida reaktioner (OLR),slemhinnepemfigoid (MMP) / Aim: To investigate if it is possible to differentiate between the diagnoses mucous membrane pemphigoid (MMP) and oral lichenoid reactions (OLR) with epithelial detachment using immunohistochemistry (IHC) with antibodies against laminin-5 and C3d. Furthermore, the extent of inflammation was examined for MMP and OLR to determine if a correlation between the inflammation and immunostaining is evident.Material and method: A pilot study is conducted using 10 samples diagnosed with MMP and 9 samples diagnosed with OLR, collected from Malmö University’s biobank. H&E staining and immunostaining against laminin-5 and C3d is performed on the samples. Analysis is conducted using a microscope. Samples are then divided into groups depending on the staining. Excel is used to compile the results.Result: No differentiating tendencies are observed between MMP and OLR regardingimmunostaining against laminin-5 and C3d. Immunostaining against laminin-5 is positive for MMP and OLR and is seen continuously on only one side of the epithelial detachment.Furthermore, staining with laminin-5 is not seen as random staining on both sides of theepithelial detachment. Samples with MMP have a higher tendency to stain against C3dcompared to OLR samples. Inflammation is higher in OLR samples than those for MMP.Conclusion: According to this study it is not possible to differentiate between the diagnoses MMP and OLR with epithelial detachment using immunostaining against laminin-5 and C3d. A larger sample size is needed for a definitive conclusion. Additionally, further studies are required to conclude if IHC can be used to differentiate between MMP and OLR.Keywords: C3d, immunohistochemistry (IHC), laminin-5, mucous membrane pemphigoid(MMP), oral lichenoid reactions (OLR)