Les dégénérescences lobaires frontotemporales (DLFT) représentent la deuxième étiologie neurodégénérative chez l’adulte de moins de 65 ans. Les DLFT sont constituées d’un ensemble hétérogène de phénotypes cliniques et sont fréquemment héréditaires. Leurs particularités neuropathologiques communes reposent sur une atrophie des lobes frontaux et/ou temporaux associée à la présence d’inclusions de protéines agrégées parmi lesquelles la protéine TAR DNA binding protein 43 (TDP43). Actuellement, aucun marqueur protéique n’est validé pour diagnostiquer les DLFT du vivant du patient.Une cohorte de cas certains DLFT-TDP43 a été constituée grâce au développement d’outils spécifiques de diagnostic moléculaire. Une analyse des concentrations pondérales de protéine TDP43 dans le liquide cérébrospinal (LCS) a été réalisée dans cette cohorte, puis comparée à des cohortes bien caractérisées sur le plan clinique et neuropathologique. Finalement, les profils qualitatifs de la protéine TDP43 ont été étudiés dans différents compartiments accessibles du vivant du patient : les profils des formes solubles (LCS et plasma) et des formes intracellulaires (éléments figurés du sang) de la protéine TDP43 ont été comparés aux profils protéiques obtenus sur des tissus cérébraux présentant des inclusions de protéine TDP43. Les profils protéiques des culots plaquettaires présentent des similitudes avec le tissu cérébral et pourraient devenir un marqueur candidat pour le diagnostic probabiliste des DLFT / Frontotemporal lobar degeneration (FTLD) syndrome is the second most common of presenile dementia. FTLD is a clinically heterogeneous syndrome and comprises many hereditary cases. Common neuropathological features rely on a degeneration of the frontal and/or anterior temporal lobes, associated to specific inclusions of aggregated proteins including TAR DNA binding protein 43 (TDP43). Unfortunately, no practical protein marker is currently validated to improve FTLD diagnosis in living patients.A cohort of FTLD patients with definite TDP43 pathology was defined with the development of specific genetic testing. An analysis of TDP43 concentrations in cerebrospinal fluid (CSF) was performed in this cohort and then compared to other cohorts well-characterized on clinical and neuropathological features. Finally, qualitative patterns of TDP43 were studied in compartments accessible from the patient’s living: profiles of soluble TDP43 protein (in CSF or in plasma) and intracellular TDP43 protein (in the formed elements of blood) were compared to protein patterns observed in brain tissues with TDP43 protein inclusions. Platelet samples exhibit similar characteristics to brain tissue and could become a candidate biomarker for FTLD probabilistic diagnosis

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A metagenômica trouxe novas perspectivas ao estudo de comunidades microbianas no ambiente, permitindo explorar tanto a diversidade taxonômica de microrganismos ainda não-cultivados, como o acesso direto a genes e vias metabólicas. Neste trabalho, foram construídas bibliotecas metagenômicas a partir de amostras de sedimentos de mangue da Baía de Guanabara (RJ), impactadas com hidrocarbonetos de petróleo e metais pesados. Proteobacteria (33,3%), bactérias afiliadas a redutoras-de-sulfato (29,7%) e Firmicutes (20%) representaram os grupos principais nas amostras ambientais, baseado em análises filogenéticas de rDNA 16S, ao passo que isolamentos seletivos utilizando diesel e naftaleno permitiram a recuperação preferencial de delta-Proteobacteria e actinomicetos. Bibliotecas metagenômicas dos sedimentos enriquecidos com óleo diesel, com insertos entre 25 e 35 Kb clonados em fosmídeos, foram triadas para detecção de genes catabólicos de monoxigenases (alkB1) e expressão de epóxido-hidrolases, esterases, lipases e monoxigenases em ensaios de alto desempenho (HTS, high throughput screening). Clones reativos a alkB1 foram detectados, porém não foram funcionais nas condições de HTS testadas. Nas bibliotecas de fosmídeos triadas, vários clones apresentaram atividade enzimática, sendo que dois apresentaram atividade de lipase-esterase com alta seletividade, elevada taxa de conversão de substratos e excesso enantiomérico (ee >99%). Os resultados de HTS comprovaram a eficiência do uso da clonagem direta de DNA ambiental na expressão de vias metabólicas de interesse com potencial de aplicação biotecnológica. / Metagenomics brought a new perspective to the study of microbial communities in the environment, enabling access to the taxonomic diversity of uncultured microorganisms, as well as direct access to genes and metabolic pathways. In the current study, metagenomic libraries were constructed from mangrove sediment samples of the Guanabara Bay (RJ, Brazil), impacted with oil hydrocarbons and heavy metals. Proteobacteria (33.3%), sulfate-reducing affiliated bacteria (29.7%) and Firmicutes (20%) represented the main groups in the environmental samples based upon 16S rDNA phylogenetic analysis, whereas selective isolation using diesel and naphtalene yielded delta-Proteobacteria and actinomycetes. Metagenomic libraries of diesel-enriched sediment samples, with 25 to 35 Kb fosmid inserts, were screened for detecting monooxigenase genes (alkB1) and expression of epoxide hydrolases, esterases, lipases and monooxigenases in high throughput screening (HTS) assays. Clones reactive to the alkB1 probe were detected, but were not functional under the HTS conditions used. Several functional clones were detected in the clone library, and two showed lipase-esterase activity with high rates of substrate conversion and enantiomeric ratio (ee >99%). The results obtained on HTS showed the efficiency of the direct cloning of environmental DNA for the expression of metabolic pathways with potential biotechnological application.

Les phospholipases A catalysent sélectivement l'hydrolyse de la liaison ester des glycérophospholipides dans la position sn-1 (PLA1) et sn-2 (PLA2), libérant des acides gras et des lysophospholipides. Nous avons identifié des PLAs à partir des champignons/actinomycètes isolés des environnements du Mexique. Dans la 1ère partie, une méthode colorimétrique à haut débit pour la détection générale de l'activité PLA (cHTS-PLA) avec la PC comme substrat et le rouge crésol a été développée. L'analyse rRNA 16S des souches productrices des PLAs a démontrant qu'elles appartiennent aux genres Streptomyces et Aureobasidium. La production des PLAs a été mise en œuvre utilisant la fermentation en milieu solide avec la PC comme inducteur et la bagasse de canne à sucre comme support. Globalement, cette étude a contribué à la découverte des nouvelles PLA et au criblage des PLAs à haut débit dans les extraits microbiens / Phospholipase A are lipolytic enzymes that hydrolyze selectively the ester bond of glycerophospholipid substrates at the sn-1 (PLA1) and sn-2 (PLA2) position, respectively, releasing free fatty acids and lysophospholipids. We identified new PLAs from fungi and actinomycetes isolated from Mexican environments. Firstly, we implemented an agar-plate method containing rhodamine 6G and phosphatidylcholine (PC) for the primary screening. Then, a colorimetric high-throughput screening assay for general PLA activity detection (cHTS-PLA) using PC substrate and cresol red was developed. According to 16S rRNA analysis, PLA producing strains were mostly belonging to Streptomyces and Aureobasidium genus. Production of PLAs was implemented by solid-state fermentation with PC as inductor and sugar-cane bagasse as support. Overall, this study has contributed to the discovery of new microbial PLAs and to pave the way toward the HTS of PLA activity in microbial extracts

This thesis deals with method development in asymmetric catalysis and specifically syntheses of enantioenriched O-functionalized cyanohydrins. The first part describes the development of a method for the synthesis of O‑alkoxycarbonylated and O-acylated cyanohydrins. Ethyl cyanoformate and acyl cyanides were added to aldehydes in a reaction catalyzed by a chiral dimeric Ti-salen complex together with a tertiary amine. High yields and enantioselectivities were in most cases obtained. Mechanistic studies were performed and a reaction mechanism was proposed. ­ The second part describes a method in which the undesired minor enantiomer in a Lewis acid–Lewis base-catalyzed acylcyanation is continuously recycled into prochiral starting material. Close to enantiopure O‑acylated cyanohydrins were obtained in high yields. The third part deals with asymmetric acylcyanations of ketones. Acetyl cyanide was found to add to α‑ketoesters in a reaction catalyzed by a chiral Lewis base. Yields up to 77% and 82% ee were obtained. The final part describes an enzymatic method for high-throughput analysis of O‑acylated cyanohydrins. The enantiomeric excess and conversion were determined for products obtained from a number of aromatic and aliphatic aldehydes. / QC 20100818

Durch das Einbringen von Additiven, Füll- und Verstärkungsstoffen in eine polymere Matrix oder durch das Blenden unterschiedlicher Polymere ist es möglich, die Eigenschaften von Kunststoffen gezielt auf den Anwendungsfall hin zu optimieren. Gerade durch diese „Einstellbarkeit“ der Eigenschaften und infolge ihrer vergleichsweise geringen Dichte verdrängen Kunststoffe zunehmend klassische Werkstoffe und erobern so neue Anwendungsgebiete. Die Entwicklung solcher innovativer Kunststoffrezepturen (Compounds) ist jedoch zeitaufwendig und kostenintensiv. Um die gewünschten Gebrauchseigenschaften des Endproduktes zu erreichen, ist oft eine Vielzahl unterschiedlicher Zusatzstoffe erforderlich; somit werden entsprechende Rezepturen schnell sehr komplex. Bei der klassischen Materialentwicklung wird zumeist nicht erfasst/ermittelt, welche Synergien die einzelnen Bestandteile - positiver oder negativer Art - untereinander haben. Eine gezielte systematische Untersuchung dieser Synergien mit klassischen Methoden ist aus Kosten- und Zeitgründen kaum möglich. Für eine zeitgemäße Materialentwicklung sind daher neue Methoden gefragt, die eine schnelle Rezepturvariation, gepaart mit einem schnellen Eigenschaftsscreening, ermöglichen. Mit der Entwicklung des kombinatorischen Compoundier und High Throughput Screening Systems (CC/HTS-Systems) wurde im Rahmen dieser Arbeit eine, auch industriell einsetzbare, Basisanlage für die schnelle Entwicklung von neuen und innovativen Compoundrezepturen erstellt und hinsichtlich der Übertragbarkeit der Ergebnisse verifiziert. Das CC/HTS-System besteht aus: • einem Doppelschneckenextruder (ZSK 18 MegaLab) Eine entscheidende Besonderheit dieses System resultiert aus der Möglichkeit, die Materialzufuhr und damit die Zusammensetzung über rechnergesteuerte Dosierwaagen kontinuierlich zu verändern. Die im Vergleich zur klassischen Vorgehensweise somit vorhandene schnelle Rezepturänderung ermöglicht es in kürzester Zeit, eine große Rezepturvielfalt abzuarbeiten. • einer Flachfolienanlage Durch die direkte Kopplung der Flachfolienanlage mit der Folienextrusion wird der Rezepturgradient in einer Folie, im Sinne einer 1-dimensionalen Library „eingefroren“. • integrierten Prüfeinrichtungen Durch den Einsatz von in das System zu integrierenden unterschiedlichen HTS-Methoden ist eine schnelle und aussagefähige Charakterisierung der so hergestellten Rezepturen direkt online möglich. Erst diese im Rahmen dieser Arbeit entwickelten und validierten mechanischen Online-Prüfungen, als neue HTS-Methoden, ermöglichen durch deren Integration in das Gesamtsystem ein schnelles Materialscreening, indem die im Rahmen des CC hergestellten Folien (Library) online auf ihre mechanische Performance hin geprüft werden. Die mechanische Online-Prüfeinrichtung wurde so konzipiert, dass drei unterschiedliche Tests simultan in einer Vorrichtung durchgeführt werden. Hierbei handelt es sich um: • einen Durchstoßversuch, • einen Weiterreißversuch (wahlweise in oder travers zur Folienabzugsrichtung), • einen modifizierten Zugversuch (wahlweise in oder travers zur Folienabzugsrichtung). Anhand dieser drei zeitgleich online gemessenen Werkstoffkennwerte sind Aussagen über die wichtigsten mechanischen Eigenschaften - Steifigkeit, Zähigkeit und Festigkeit - abhängig von der Werkstoffzusammensetzung möglich. Die Prüfeinrichtungen für den Zug- und den Weiterreißversuch sind so konstruiert, dass sie sich je nach Entwicklungsaufgabe in der Prüfeinrichtung um 90° drehen lassen, um auch mechanische Eigenschaften in und/oder travers zur Folienabzugsrichtung zu ermitteln. Durch das Entfernen der Kerbmesser in der Prüfeinrichtung des Weiterreißversuchs lässt sich dieser zu einem zweiten Online-Zugversuch umrüsten, um z. B. gleichzeitig in und travers zur Folienabzugsrichtung die Zugfestigkeit zu erfassen. Hierdurch ist es möglich, in einem Prozessdurchlauf das anisotrope Werkstoffverhalten rezeptur- und prozessabhängig zu charakterisieren. Die Entwicklung der mechanischen Online-Prüfeinrichtung wurde durch stetige Validierung der Prüfergebnisse abgesichert. Als Ergebnis dieser Validierungsschritte ist festzuhalten, dass die online und offline ermittelten mechanischen Eigenschaften gut miteinander korrelieren. Eine entscheidende Frage beim CC war neben der Korrelierbarkeit der mechanischen Eigenschaften die Zuordnung der Rezepturzusammensetzung - welche sich kontinuierlich infolge der Gradientendosierung verändert - zu den online ermittelten Materialeigenschaften. Hierbei ist das Verweilzeitverhalten des Gesamtsystems, bestehend aus Extruder und Flachfolienanlage, zu berücksichtigen. Zur Beantwortung dieser Fragestellung wurden zunächst verschiedene theoretische Modelle auf ihre Anwendbarkeit hin untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass das Double Backflow Cell Model die gewählte Versuchsanordnung am besten beschreibt. Als Ergebnis dieser theoretischen Überlegungen ist festzuhalten, dass für eine gute Korrelation von Rezepturzusammensetzung und online ermittelten Materialeigenschaften nur die System-Totzeit bei hinreichend langer Gradientenzeit zu berücksichtigen ist. Diese Arbeitshypothese konnte durch einen Versuch mittels Gradientenzugabe von Glasfasern von 0 w% auf 30 w% in Polypropylen und anschließender Glührückstandsbestimmung experimentell bestätigt werden. Im Anschluss an die Entwicklung und Validierung des Gesamtsystems (Gradientendosierung und mechanische Online-Prüfung) wurden die Möglichkeiten des CC/HTS-Systems anhand eines praxisrelevanten Zweistoffsystems, bestehend aus Polypropylen und verschiedenen POEs, welche sich im Viskositätsverhältnis zum Polypropylen und dem α-Olefin-Anteil unterscheiden, aufgezeigt. Durch das Blenden von Polypropylen mit einem Polyolefinelastomer (POE) lässt sich Polypropylen schlagzäh modifizieren. Bei einem solchen Blend aus zwei in der Regel nicht mischbaren Polymeren ist die sich einstellende Phasenmorphologie für das mechanische Werkstoffverhalten von entscheidender Bedeutung. Die Phasenmorphologie, also die Form und Größe der POE-Partikel, in der Polypropylenmatrix ist stark von der ausgewählten POE-Type abhängig. Um Aussagen zur Blendmorphologie zu erhalten, wurde im Rahmen dieser Untersuchungen die mechanische Online-Prüfung erstmals mit einer Online-Kleinwinkellichtstreuung als HTS-Methoden gekoppelt. Durch die Online-Kleinwinkellichtstreuung ist es möglich, simultan zu den mechanischen Eigenschaften auch online Rückschlüsse auf die Blendmorphologie zu erhalten. Diese Untersuchungen zeigten, wie die Morphologie und die mechanischen Eigenschaften korrelieren und welche Bedeutung der Auswahl der Blendpartner - des POEs – für das mechanische Werkstoffverhalten zukommt. Interessant war, dass die untersuchten Prozessparameter von untergeordneter Bedeutung für die Performance eines solchen Blends sind. Abschließend wurde die CC/HTS Methode auf eine industrielle Fragestellung - Dreistoffsystem bestehend aus Polypropylen/Glasfasern/Koppler – angewandt. Die Anwendbarkeit des Systems auch auf komplexere Werkstoffzusammensetzungen wurde dabei bestätigt. Es konnte gezeigt werden, dass mit Hilfe dieser Methode / Versuchseinrichtung die Compoundentwicklung deutlich beschleunigt und ressourcenschonender durchgeführt werden kann und die Ergebnisse mit den klassisch erarbeiteten Werten korrelieren.

In eukaryotes, the first step of interpreting the genetic information is the transcription of DNA into RNA. For protein-coding genes, such transcription is carried out by RNA polymerase II. A special domain of RNA polymerase II, called the C-terminal domain (CTD), functions as a master controller for the transcription process by providing a platform to recruit regulatory proteins to nascent mRNA (Chapter 1-2). The modifications and conformational states of the CTD, termed the 'CTD code', represent a critical regulatory checkpoint for transcription. The CTD, found only in eukaryotes, consists of 26--52 tandem heptapeptide repeats with the consensus sequence, Tyr₁Ser₂Pro₃Thr₄Ser₅Pro₆Ser₇. Phosphorylation of the serines and prolyl isomerization of the prolines represent two major regulatory mechanisms of the CTD. Interestingly, the phosphorylation sites are typically close to prolines, thus the conformation of the adjacent proline could impact the specificity of the corresponding kinases and phosphatases. Understanding how those modifying enzymes recognize and regulate the CTD is important for expanding our knowledge on the transcription regulation and deciphering the 'CTD code'. During my PhD study, I studied the function of CTD phosphatases and prolyl isomerase in the CTD regulation using Scp1, Ssu72 and Pin1 as model regulators. Scp1 and Ssu72 are both Ser5 phosphatases. However, Ssu72 is an essential protein and regulates the global transcription while Scp1 epigenetically silences the expression of specific neuronal genes. Pin1 is a highly conserved phosphorylation-specific prolyl isomerase that recognizes the phospho-Ser/Thr-Pro motif within the CTD as one of its primary substrates in vivo. Among these enzymes, Scp1 is the focal point of this dissertation, as it was studied from different angles, such as enzymatic mechanism (Chapter 3 describes the capture of phospho-aspartyl intermediate of Scp1 as a direct evidence for the proposed two-step mechanism), specific inhibition (Chapter 4 describes the identification and characterization of the first specific inhibitor of Scp1), and its non-active-site contact with the CTD (Chapter 5 describes the structural basis of this contact). These studies are of great importance towards understanding the molecular mechanism of the dephosphorylation process of the CTD by Scp1. / text

Overexpression of Phosphoenolpyruvate carboxykinase - cytosolic (PEPCK, encoded by Pck-1 gene) has been found to be associated with the prevalence of hyperglycemia in Type 2 Diabetes Mellitus (T2DM) patients. The Pck-1 enzyme catalyzes the rate limiting step in endogenous glucose production. The aims of this study are to develop a Pck-1:eGFP reporter zebrafish and validate it as a potential tool for the screening of novel anti-diabetic compounds. 3.6 kb zebrafish Pck-1 promoter fragment was cloned and a Pck-1:eGFP expression vector was constructed. After DNA microinjection, we generated Pck-1:eGFP reporter zebrafish with strong eGFP expression in developing liver. Validation studies confirmed that Pck-1:eGFP zebrafish embryos responded to treatment of glucose, cAMP and dexamethasone, metformin and rosiglitazone similarly to that of humans. This novel Pck-1:eGFP reporter fish line can serve as a tool for the screening and development of novel anti-diabetic drugs that may have potential in the treatment of T2DM.

Overexpression of Phosphoenolpyruvate carboxykinase - cytosolic (PEPCK, encoded by Pck-1 gene) has been found to be associated with the prevalence of hyperglycemia in Type 2 Diabetes Mellitus (T2DM) patients. The Pck-1 enzyme catalyzes the rate limiting step in endogenous glucose production. The aims of this study are to develop a Pck-1:eGFP reporter zebrafish and validate it as a potential tool for the screening of novel anti-diabetic compounds. 3.6 kb zebrafish Pck-1 promoter fragment was cloned and a Pck-1:eGFP expression vector was constructed. After DNA microinjection, we generated Pck-1:eGFP reporter zebrafish with strong eGFP expression in developing liver. Validation studies confirmed that Pck-1:eGFP zebrafish embryos responded to treatment of glucose, cAMP and dexamethasone, metformin and rosiglitazone similarly to that of humans. This novel Pck-1:eGFP reporter fish line can serve as a tool for the screening and development of novel anti-diabetic drugs that may have potential in the treatment of T2DM.

The interferon (IFN) response is a crucial component of cellular innate immunity, vital for controlling virus infections. Dysregulation of the IFN response however can lead to serious medical conditions including autoimmune disorders. Modulators of IFN induction and signalling could be used to treat these diseases and as tools to further understand the IFN response and viral infections. We have developed cell-based assays to identify modulators of IFN induction and signalling, based on A549 cell lines where a GFP gene is under the control of the IFN-β promoter (A549/pr(IFN-β).GFP) and the ISRE containing MxA promoter (A549/pr(ISRE).GFP) respectively. The assays were optimized, miniaturized and validated as suitable for HTS by achieving Z' Factor scores >0.6. A diversity screen of 15,667 compounds using the IFN induction reporter assay identified 2 hit compounds (StA-IFN-1 and StA-IFN-4) that were validated as specifically inhibiting IFNβ induction. Characterisation of these molecules demonstrated that StA-IFN-4 potently acts at, or upstream, of IRF3 phosphorylation. We successfully expanded this HTS platform to target viral interferon antagonists acting upon IFN-signalling. An additional assay was developed where the A549/pr(ISRE).GFP.RBV-P reporter cell line constitutively expresses the Rabies virus phosphoprotein. A compound inhibiting viral protein function will restore GFP expression. The assay was successfully optimized for HTS and used in an in-house screen. We further expanded this assay by placing the expression of RBV-P under the control of an inducible promoter. This demonstrates a convenient approach for assay development and potentiates the targeting of a variety of viral IFN antagonists for the identification of compounds with the potential to develop a novel class of antiviral drugs.