A Esclerose Lateral Amiotrófica (ELA) é uma doença crônica, progressiva e neurodegenerativa causada pela morte dos neurônios motores. O diagnóstico destes pacientes pode levar até 12 meses para acontecer, sendo que estes vão à óbito entre 3-5 anos do início dos sintomas. Há, porém, grande variabilidade de quadro clínico, com alguns pacientes falecendo com menos de 1 ano do início dos primeiros sinais, e outros que sobrevivem por décadas. A identificação da ELA8, causada por uma mutação missense no gene VAPB (c.C166T, p.P56S), tem contribuído significativamente com o conhecimento dos mecanismos moleculares por trás da ELA. A literatura recente tem evidenciado que a diminuição dos níveis de VAPB está presente em modelos celulares e murinos da doença, e também em amostras de pacientes, sugerindo que esta proteína teria papel central na doença e uma contribuição significativa para a morte dos neurônios motores. O presente trabalho buscou três objetivos principais: (1) o diagnóstico molecular através de um painel de sequenciamento de nova geração que inclui os genes SOD1, FUS, TARDBP, SETX, SPG11, FIG4 e VAPB; (2) a avaliação dos níveis de RNAm de VAPA, VAPB e EPHA4 em pacientes de ELA8, controles familiares e outros pacientes de ELA, com o intuito de investigar possíveis papéis destes genes na doença; e por fim, (3) o desenvolvimento de um ensaio quantitativo para as proteínas VAPA, VAPB e VAPC baseado em cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas em tandem (LC-MS/MS), para a posterior avaliação de VAPB como possível biomarcador em ELA, e de suas isoformas VAPA e VAPC como modificadores da doença. Para a análise genômica, foram avaliados 67 pacientes, sendo que 31 (ou 46%) apresentaram a mutação c.C166T em VAPB; 4 pacientes (6%) em SOD1, sendo que um destes apresentou uma mutação também em FIG4; 1 paciente (1.5%) foi identificado uma mutação patogênica em FUS; outro, duas mutações deletérias em trans em SPG11. Os níveis de RNAm de VAPB, VAPA e EPHA4 não são estatisticamente distintos entre pacientes e controles; porém, os níveis de EPHA4 estavam significativamente elevados em dois pacientes de início bulbar da doença. Para o desenvolvimento do método quantitativo por LC-MS/MS, foram escolhidos 8 peptídeos inequívocos para análise, estabelecidos dos parâmetros de corrida, e desenvolvidos dois padrões internos (linhagens SILAC e VAPB recombinante) para a quantificação. Esta ferramenta desenvolvida poderá auxiliar não apenas os estudos moleculares que envolvem os mecanismos por trás ELA8, responsável por uma elevada taxa dos casos familiais brasileiros, mas também poderá determinar o potencial de VAPB como biomarcador para Esclerose Lateral Amiotrófica / Amyotrophic Lateral Sclerosis is a chronic, progressive neurodegenerative disorder caused by the death of motor neurons. Diagnosis can take up to 12 months, with no molecular marker to expedite this process. In this scenario, patients die within 3 to 5 years of symptom onset, although a large clinical variability is seen, with severe patients dying less than one year after onset, and others surviving for decades. The identification of ALS8, caused by a missense mutation in the VAPB gene (c.C166T; p.P56S), has contributed significantly to the knowledge of molecular mechanisms behind ALS. Recent literature has evidenced that the decrease of VAPB levels is present in cellular and murine models, and also in patient samples, suggesting a central role in motor neuron death in ALS. The present work sought three main objectives: (1) a molecular diagnosis through a NGS sequencing panel including the SOD1, FUS, TARDBP, SETX, SPG11, FIG4 and VAPB genes; (2) analyze the expression levels of VAPA, VAPB and EPHA4 in patients, family controls and other forms of ALS, in order to investigate their possible roles in ALS8; and (3) the development of a targeted quantitative mass spectrometry based assay, gold standard in protein quantification due to its precision and sensitivity, for the VAPA, VAPB and VAPC proteins, seeking the analysis of VAPB as a potential biomarker in ALS and of its isoform\'s potential roles as modifiers in the disease. The genomic analyses revealed that out of 67 patients, 31 presented the ALS8 mutation in VAPB, 4 patients (6%) presented a mutation in SOD1, with one patient carrying a second mutation in FIG4; 1 (1.5%) patient was identified with a pathogenic mutation in FUS; and another presented two pathogenic mutations in trans in the SPG11 gene. Thus, we were able to diagnose over half of the patients included in this study with a panel of only 7 genes. VAPB, VAPA and EPHA4 mRNA levels are not statistically different between patients and controls; however, EPHA4 was shown to be highly elevated in two bulbar-onset non-ALS8 patients. For the development of the LC-MS/MS targeted assay, 8 surrogate peptides were chosen for analysis, run parameters were established, and two internal standards for quantification were developed (SILAC cell lines and recombinant VAPB). This tool will prove to be useful not only towards elucidating the molecular mechanisms behind ALS8, one of the most prevalent forms of familial ALS in Brazil, but also to determine VAPB\'s potential as a biomarker for ALS

Cette thèse initie et développe un programme ayant pour but de définir une stratégie de priorisation efficace pour accélérer la découverte de molécules bioactives au sein d’extraits végétaux. Dans le cadre de ce projet, plusieurs criblages biologiques ont été menés sur une collection de 292 extraits d'Euphorbiaceae.Afin d’identifier et cibler au sein de ces mélanges complexes les structures d’intérêt biologique tout en écartant les molécules connues ou présentant un intérêt structural limité, les profils métabolomiques des extraits ont été acquis par spectrométrie de masse tandem. Pour exploiter au mieux la quantité d'information générée par ces analyses, les spectres MS2 ont ensuite été organisés sous forme de réseaux moléculaires. Ces réseaux permettent de lier les ions détectés en fonction de la similarité de leurs voies de fragmentation et donc de leur proximité structurale. Les informations taxonomiques et d’activités biologiques ont été croisées avec les données spectrales au sein de cette carte moléculaire multi-informative, offrant ainsi une approche nouvelle pour accélérer la découverte de nouveaux ligands des cibles biologiques étudiées et pour une sélection plus pertinente des extraits à forte diversité structurale.Si l’outil des réseaux moléculaires représente une méthode innovante et particulièrement instructive pour le phytochimiste, il présente cependant quelques défauts qui limitent son spectre d'utilisation et ses capacités en métabolomique. Une deuxième partie de cette thèse a donc été consacrée à l’implémentation d’une étape de prétraitement pour améliorer la fiabilité des réseaux et au développement de MetGem, un logiciel dédié à la génération de réseaux moléculaires permettant d’optimiser la gestion et l’analyse des matrices de scores de similarité spectrale. / This thesis initiates and develops a program seeking to accelerate the discovery of new therapeutic molecules using an efficient prioritization strategy. As part of this project, a collection of 292 Euphorbiaceae extracts was screened over several biological targets.To focus on unknown bioactive chemicals and to avoid the isolation of known or inactive molecules, the acquisition of high resolution tandem mass spectrometry profiles of these extracts was performed. To highlight relevant information within these data, MS2 spectra were organized as molecular networks. It consists in visualizing tandem mass spectrometry data by detecting related MS2 spectra and representing them in a same spectral space. Taxonomical details and bioassay screening results were merged with the network visualization to generate a comprehensive multi-informative molecular map, which offers a radically novel outlook to target novel bioactive scaffolds and select extracts with high structural diversity. Although very instructive for the phytochemist, the molecular networking tool has some imperfections that limit its potential in metabolomics. Therefore, the second part of this thesis was dedicated to the introduction of a data preprocessing step to enhance the networks reliability and to the development of MetGem, a software dedicated to the generation of molecular networks to improve the way matrices of similarity scores are managed and analyzed.

Une importante proportion de formes atypiques de parkinsonismes a été rapportée en Guadeloupe en 1999. Il ressort des études épidémiologiques menées sur place, que tous les patients atteints étaient de grands consommateurs de produits alimentaires et médicinaux de la famille des Annonaceae, et plus particulièrement du genre Annona. De nombreux genres appartenant à cette famille renferment des molécules fortement cytotoxiques : les acétogénines d’Annonaceae. Leur présence dans les fruits d’Annona muricata a déjà été mise en évidence. Cependant, peu de données existent sur leur teneur en acétogénines dans ces fruits ou dans ceux d’espèces proches. Par ailleurs, bien que l’annonacine, acétogénine principale d’A. muricata soit neurotoxique in vivo, aucune donnée quantitative de son accès au cerveau n’est disponible. Nous nous sommes donc attachés au cours de ce travail, à développer des méthodes de dosage de l’annonacine par LC-MS/MS dans le plasma et le cerveau de Rat pour déterminer sa biodisponibilité et la fraction à tropisme cérébral, dans le but de comprendre pourquoi des molécules si fortement cytotoxiques n’entraînaient pas d’intoxication aigue lors de l’exposition alimentaire. Nous avons par ailleurs développé une méthode de quantification des acétogénines totales par 1H RMN dans des extraits bruts de fruits, appliquée à des lots d’A. muricata d’origines variées. Une méthode par LC-MS/MS a également été développée pour une description plus approfondie des acétogénines présentes dans des extraits bruts de fruits, appliquée à différents lots d’A. squamosa. Les fruits d’A. reticulata et d’A. glabra ont également fait l’objet d’investigations. Ces deux approches combinées ont contribué à améliorer l’estimation de l’exposition aux acétogénines dans le cadre de l’alimentation. / Abstract : A high proportion of atypical parkinsonisms was reported in French West Indies in 1999. Epidemiological studies pointed out an association with the consumption of fruits and medicinal herbs from Annonaceae of the Annona genera. Numerous Annonaceae members contain Annonaceous acetogenins (AAGs), which are highly cytotoxic molecules. They were found in the pulp fruit of Annona muricata. However, scarce only quantitative exist for this fruit and those of related species. Moreover, although annonacin, the major AAG of A. muricata proved neurotoxic in vivo, no quantitative data is available towards its distribution to the brain. We therefore developed a method for annonacin quantitation in Rat plasma and brain homogenate, in order to determine its bioavailability and the fraction reaching the brain, to understand why those highly cytotoxic molecules are not responsible for acute toxicity when fruits are ingested. We then developed a quantitation method for global estimation of AAGs in crude fruit extracts by 1H NMR, which we applied to the fruit pulp of A. muricata batches from diverse locations. An LC-MS/MS method was also developed for the qualitative study of AAGs. It was applied to different batches from A. squamosa fruits. The species A. reticulata and A. glabra were also examined. Those two approaches contributed in a better estimation of AAGs exposure by fruit consumption.

Le début du 21e siècle a vu naître un intérêt croissant pour la problématique des résidus de médicaments dans les milieux aquatiques. L’apparition de nouvelles technologies analytiques permettant la détection et la quantification de molécules à l’état d’ultra-traces a fortement contribué à cette expansion. Ces améliorations technologiques ont permis la recherche et la quantification de nombreux xénobiotiques dans les différents compartiments aquatiques. Depuis une quinzaine d’années, l’attention des équipes de recherche s’est ainsi portée sur les résidus de médicaments à usage humain ou vétérinaire. La faune et la flore aquatiques sont ainsi exposées à des mélanges de composés certes à très faibles doses (souvent de l’ordre de quelques ng à quelques centaines de ng) mais en continu et les effets de cette exposition sont très peu documentés. Ces contaminants font partie des polluants émergents et il n’existe actuellement pasde réglementation en Europe concernant leur présence dans l’environnement. La contamination des milieux aquatiques par les résidus de médicaments à usage humain est souvent le signe d’une urbanisation importante et les cours d’eau soumis à de fortes pressions domestiques sont des sitesd’étude privilégiés. Néanmoins, les données concernant les milieux ruraux sont encoreparcellaires bien qu’ils représentent les quatre cinquièmes du territoire français. Les travaux de cette thèse ont pour objectif premier d’établir un état des lieux des ressources en eau d’un territoire à dominante rurale, le département de la Dordogne. Pour répondre à cette problématique, la recherche de résidus de médicaments s'est orientée sur une liste de 40 molécules comprenant des hypolipidémiants, des antibiotiques, des béta-bloquants, des anti-inflammatoires non stéroïdiens, des anticancéreux, etc. Une méthode chromatographique multi-résidus (pré-concentration en ligne - LC-MS/MS) a été développée et validée pour les eaux de surface. En accord avec la Directive européenne Cadre sur l'Eau (DCE), des sites ont été échantillonnés tous les mois pendant un an (2011) sur six cours d'eau majeurs du département de la Dordogne de manière à déterminer leur état écologique (physico-chimique et biologique).Parallèlement, la caractérisation des résidus de médicaments a été réalisée sur ces mêmes échantillons. Les différentes campagnes de mesure ont permis d'identifier les principales zones impactées par les composés pharmaceutiques et ont également montré des corrélations linéaires avec d'autres paramètres (ions ammonium, phosphore, etc.).Suite aux premiers résultats obtenus lors de l'état des lieux du département de laDordogne, une étude complémentaire focalisée sur la présence des résidus de médicaments dansl'Isle a été menée en parallèle. Elle a permis de caractériser les voies d’introduction des résidus de médicaments et mieux comprendre l’impact de la ville de Périgueux sur l’Isle. Ainsi, un des objectifs a été de caractériser la présence de composés pharmaceutiques dans cette rivière et de comprendre l’origine de ces molécules par l’identification des effluents domestiques des stationsd’épuration présentes dans la zone urbaine. / The beginning of the 21th century saw a growing interest for pharmaceuticals in aquaticsystems. The development of new analytical technologies allowing detection and quantification ofcompounds at ultra-trace levels mostly contributed to this expansion. These technologicalimprovements allowed to evidence and quantify many xenobiotics in various aquaticcompartments. Since about fifteen years, research teams focused their attention to human orveterinary pharmaceuticals. These contaminants are among emerging pollutants and no regulationexists in Europe concerning their presence in the environment. The presence of few tenths ofpharmaceuticals has been demonstrated. Living organisms in aquatic bodies are thereforeexposed to mixtures of compounds certainly at low doses (often between few ng and fewhundreds of ng) but continuously and the effects of this exposure are few documented. Thecontamination of aquatic systems by pharmaceuticals is usually the sign of an importanturbanization and streams with strong domestic pressures are often chosen as sampling sites inscientific studies. Nevertheless, the data concerning rural areas are still scarce although theyrepresent four fifth of the French territory.This work aims to establish a current situation of water resources of a rural territory, theDordogne administrative department. The occurrence of 40 pharmaceuticals including lipidregulators, antibiotics, β-blockers, non-steroidal anti-inflammatories, anticancer drugs, etc inseveral streams has studied with a multi-residue analytical method involving an on-linepreconcentration, a chromatographic separation followed by tandem MS/MS detection. Themethod has been validated for surface waters according to COFRAC requirements.Many sites were sampled every month during one year (2011) on six major streams of theDordogne department. The various campaigns allowed identifying the main areas contaminatedby pharmaceuticals and some linear correlations with other parameters (ammonium ion,phosphorus, etc.) have been evidenced.Beside the results obtained over all the Dordogne department, a focus on the presence ofpharmaceuticals in Isle river, around Périgueux, the main urban area of Dordogne, was led. Thissurvey allowed characterizing the introduction ways of pharmaceuticals and better understandingthe impact of the city of Périgueux on the river Isle.

Ce travail de thèse concerne le développement de catalyseurs Fe/Faujasite afin de dégrader un cocktail de micropolluants provenant d’une eau réelle de rivière dans la Meurthe (France) avec le procédé photo-Fenton hétérogène. Les micropolluants étudiés appartiennent à 4 grandes familles : des principes actifs pharmaceutiques, des produits de soins cosmétiques, des perturbateurs endocriniens, et des composés perfluorés. Pour la première fois, dans cette thèse, la dégradation d’un mélange de 21 micropolluants à l’état de traces (2 – 80 ng/L) provenant d’une réelle eau de rivière non-dopée a été effectuée. Cependant, le fait de travailler avec des concentrations très faibles en polluants reste un challenge notamment en ce qui concerne les aspects de chimie analytiques. Ce travail de thèse est donc divisé en deux grandes parties. Dans un premier temps, il a été nécessaire de trouver la meilleure eau réelle contenant un nombre élevé de micropolluants de différentes natures à des concentrations de l’ordre de quelques ng/L mais inférieures à 100 ng/L. Pour cela différentes campagnes de prélèvement ont été effectuées dans les deux principales rivières de la région Lorraine, la Meurthe et la Moselle, en différents lieux et différentes périodes de l’année. L’eau provenant du site de Moulin Noir a été choisie. Dans une deuxième partie, nous avons développé des catalyseurs fer/Faujasite pour pouvoir tester leur efficacité pour la dégradation des micropolluants provenant du site de Moulin Noir par le procédé photo-Fenton hétérogène. Dans une étape intermédiaire, l’optimisation des paramètres opératoires du procédé photo-Fenton avec nos catalyseurs a été effectuée en utilisant deux macropolluants modèles, phénol et diclofenac / Twenty one 21 micropollutants including pharmaceuticals, personal cares product, endocrine disruptors and perfluorinated compounds presenting at ng/L in the real water of Meurthe river, were successfully quantified and removed using heterogeneous photo-Fenton process. To achieve this goal, an analytical-catalytic methodology was developed and the work steps were performed linked together in a cycle-like manner. The use of the sensitive and efficient multi-residual SPE-LC-MS/MS analytical method allowed us to analyze and quantify the mixture of micropollutants present in a complex matrix during 3 periods of the year with different weather conditions, from 5 sampling sites. Results showed that the highest concentrations of most of the present micropollutants are observed in October at ng/L, Moulin Noir sampling site found to contain the largest number and type of these pollutants, the WWTP was not efficient in the removal of the micropollutants present in water and the drinking water used from tab was totally safe from micropollutants. The calculation of the fluxes and estimation of the mass balance at the rivers confluence confirmed the good precision and reliability of our measurement methodology, and specify the most suitable site for water to be taken from to be used in the removal tests which was Moulin Noir. Having the appropriate water sample, an efficient iron impregnated Faujasite catalyst was developed and used in a photo-Fenton process for the micropollutant removal tests. After characterization and optimization of the different experimental factors using the 2 model macropollutants, phenol and diclofenac, the real tests were performed on real water samples from Moulin Noir. The results demonstrated the good efficiency of the photo-Fenton process with the cocktail of 21 micropollutants. Except for sulfamethoxazole and PFOA, the concentrations of all the other micro-contaminants became lower than the limit of quantification of the LC-MS/MS after 30 minutes or 6 hours of photo-Fenton treatment depending on their initial concentrations under the effect of both adsorption and Fenton mechanisms. Comparing the photo-Fenton process to heterogeneous photocatalytic degradation over TiO2, Faster micropollutants removal occurred with the zeolite

La population générale est exposée à un grand nombre de pesticides, principalement via son alimentation. Alors que ces matières actives ont reçu une autorisation de mise sur le marché individuelle, l’effet sur l’organisme humain d’un mélange de tels composés est en revanche très peu connu. Afin de contribuer à mieux appréhender cet « effet mélange », notre étude s’est attachée à étudier le métabolisme hépatique humain in vitro de deux mélanges de pesticides communément retrouvés dans l’alimentation française / General population is exposed to several pesticides, mainly via the diet. Whereas these active ingredients obtained their marketing authorization individually, the available data regarding their impact as a mixture on the human body are scarce. In order to help better understanding this “mixture effect”, we aimed at studying the human hepatic in vitro metabolism of two pesticides mixtures commonly found in the diet

Infections in critically ill patients are a problem for the healthcare system and at any one time, 70 % of all intensive care unit (ICU) patients are treated with antibiotics. Antibiotics bind toproteins in the blood, but only unbound drug can diffuse over capillary membranes and bindto the targeted receptor. Standard protein binding percentages for antibiotics have been developed from studies on healthy volunteers and dosing regimens for patients are adapted accordingly. The determination of the total concentration of antibiotics in patients’ bloodsamples is, based on the standard percentages, ordinarily representative for the pharmacological effect of the antibiotic. However, certain conditions that are common incritically ill patients can alter protein binding percentages, resulting in a larger or smaller unbound fraction. This in turn can result in toxicity or therapeutic failure. The aim of this project was to develop an analytical method for the determination of the unbound concentration of the Beta-Lactam antibiotics cefotaxime, flucloxacillin, cloxacillin and piperacillin in plasma. A method was successfully developed using ultrafiltration for the extraction of unbound analytes and ultra high performance liquid chromatography tandem mass spectrometry, UHPLC-MS/MS, for their quantification. The method was partly validated according to the European Medicines Agency’s guidelines on bioanalytical method validation. / Kritiskt sjuka patienter med infektioner är en börda för sjukvården och 70 % av alla patienter på intensivvårdsavdelningar är ordinerade antibiotika. Antibiotika binder till proteiner i blodet, men enbart den icke-proteinbundna (fria) fraktionen kan diffundera över kapillära membran och binda till receptorer. Standardproteinbindningsgrad för olika antibiotika har utvecklats från studier på friska frivilliga och doseringen av läkemedlen är anpassade därefter. Den totala koncentrationen av antibiotika i patienters blod är vanligen representativ för den farmakologiska effekten. Dock kan vissa sjukdomar påverka proteinbindningsgraden vilket resulterar i en större eller mindre mängd fria antibiotika i blodcirkulationen. Det här kan i sintur resultera i toxicitet eller otillräcklig effekt av läkemedlet. Syftet med det här projektet var att utveckla en analytisk metod för att bestämma den fria koncentrationen av Beta-Lactam antibiotikan cefotaxim, flukloxacillin, kloxacillin och piperacillin i plasma. En metod utvecklades med ultrafiltrering för extraktion av den fria fraktionen och högupplösande vätskekromatografi och tandem masspektrometri, UHPLCMS/MS, för kvantifiering av analyterna. Metoden validerades delvis enligt den Europeiska Läkemedelsmyndighetens riktlinjer för bioanalytisk metodvalidering.

3-Jodthyronamin (3-T1AM) und Thyronamin (T0AM) sind endogene Signalmoleküle, die eine große strukturelle Ähnlichkeit zu Schilddrüsenhormonen aufweisen, allerdings die klassischen Wirkungen des aktiven Schilddrüsenhormons 3,5,3’-Trijodthyronin (T3) antagonisieren. In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, ob Thyronamine (TAMs) Substrate von Dejodasen (Dio1, Dio2, Dio3) sind. Die TAMs wurden mit isozymspezifischen Dio-Präparationen inkubiert. Die Dejodierungsprodukte wurden mittels Hochleistungsflüssigkeitschromatographie und Tandemmassenspektrometrie (LC-MS/MS) analysiert. Mit Präparationen der Dio1 wurden Dejodierungen von 3,3’,5’-Trijodthyronamin, 3’,5’- und 3,3’-Dijodthyronamin am phenolischen Ring sowie Dejodierungen von 3,5,3’-Trijodthyronamin und 3,5-Dijodthyronamin am Tyrosylring beobachtet. Dio2 haltige Präparationen katalysierten ebenfalls Dejodierungen von 3,3’,5’-Trijodthyronamin und 3’,5’-Dijodthyronamin am phenolischen Ring. Mit Dio3 haltigen Präparationen wurden alle TAMs mit jodiertem Tyrosylring dejodiert. In Kompetitionsversuchen inhibierten ausschließlich die TAMs, die als Substrate von Dio Isozymen identifizierten wurden, eine etablierte Dejodierungsreaktion eines bekannten Substrats. Im Gegensatz dazu interferierten TAMs, die in den LC-MS/MS Experimenten als Substrate der Dio Isozyme ausgeschlossen wurden, nicht mit der genannten etablierten Dejodierungsreaktion. Zusammenfassend wurde in der vorliegenden Arbeit gezeigt, dass TAMs Substrate aller drei Dio Isozyme sind und jedes Isozym eine eigene Substratspezifität aufweist. Diese Befunde weisen darauf hin, dass Dio Isozyme an der Biosynthese von TAMs beteiligt sein könnten. Ferner wurden die Biosynthesewege für 3-T1AM und T0AM eingegrenzt. Desweiteren gestatten die Ergebnisse neue Einblicke in die generellen strukturellen Voraussetzungen für Dio Substrate, da TAMs die bisher einzigen endogenen Dio Substrate darstellen, deren Seitenkette am Tyrosylring eine positive Ladung aufweist. / 3-iodothyronamine (3-T1AM) and thyronamine (T0AM) are novel endogenous signaling molecules that exhibit great structural similarity to thyroid hormones but apparently antagonize classical thyroid hormone (T3) actions. The present study investigated whether thyronamines (TAMs) are substrates of three Dio isozymes (Dio1, Dio2 and Dio3). TAMs were incubated with isozyme specific Dio preparations. Deiodination products were analyzed using a newly established method applying liquid chromatography and tandem mass spectrometry (LC-MS/MS). Phenolic ring deiodinations of 3,3’,5’-triiodothyronamine, 3’,5’- and 3,3’-diiodothyronamine as well as tyrosyl ring deiodinations of 3,5,3’-triiodothyronamine and 3,5-diiodothyronamine were observed with preparations containing Dio1. Preparations of Dio2 also deiodinated 3,3’,5’-triiodothyronamine and 3’,5’-diiodothyronamine at the phenolic rings. All TAMs with tyrosyl ring iodine atoms were deiodinated by Dio3 containing preparations. In functional competition assays, the newly identified TAM substrates inhibited an established iodothyronine deiodination reaction. By contrast, TAMs which had been excluded as Dio substrates in LC-MS/MS experiments, failed to show any effect in the competition assays, thus verifying the former results. In summary, all three Dio isozymes catalyzed TAM deiodination reactions with each isozyme exhibiting a unique substrate specificity. These data support a role for Dio isozymes in TAM biosynthesis and contribute to confining the biosynthetic pathways of 3-T1AM and T0AM. Furthermore, they provide new insights into the structural requirements for Dio substrates in general since TAMs represent the only endogenous Dio substrates described, so far, which possess a positively charged tyrosyl ring side chain.

Mykotoxine sind giftige Naturstoffe, die im Rahmen des Sekundärstoffwechsels von Schimmelpilzen beim Wachstum auf pflanzlichen Substraten gebildet werden. Zu den bekanntesten Mykotoxinen zählt das Ochratoxin A (OTA), welches überwiegend in Getreide und davon abgeleiteten Erzeugnissen, aber auch in Wein und Kaffee sowie Gewürzen und Bier nachgewiesen wurde. OTA ist unter anderem immunotoxisch, nephrotoxisch und besitzt teratogene sowie kanzerogene Eigenschaften. Darüber hinaus wird OTA eine hormonelle Wirkung zugesprochen. Aufgrund der Toxizität und des relativ häufigen Vorkommens in Lebensmitteln wurden für OTA Grenzwerte festgelegt. Diese liegen für Wein, Röstkaffee und diätetische Produkte zwischen 0,5 mikrogramm /kg und 10 mikrogramm /kg. Grenzwerte für Gewürze und Bier sind geplant. Im Rahmen der Methodenentwicklung zur Bestimmung von OTA in Lebensmitteln wurden verschiedene clean-up-Techniken miteinander verglichen. Dabei wurde vor allem den kombinierten Ionentauscher/reversed phase-Säulen und der LC-MS/MS wesentliche Bedeutung beigemessen. Innerhalb der Methodenvalidierung wurden die Ergebnisse mit dem entsprechenden Standardverfahren verglichen. Es konnte gezeigt werden, dass mit oben genanntem Material in Kombination mit der LC-MS/MS sehr gute Ergebnisse erzielt werden können. Diese wurden im Rahmen der Validierung durch statistische Auswertung bestätigt. Ferner wurden im Rahmen der Methodenentwicklung, speziell bei der Bestimmung von OTA in Kaffee, Extraktionstechniken miteinander verglichen. Dabei wurde die bislang kaum beachtete ASE (Accelerated Solvent Extraction, Dionex) sowie Ultraschallextraktion mit der Schüttelextraktion aus der gültigen Norm verglichen und ihre Anwendbarkeit auf weitere Lebensmittel geprüft. In diesem Zusammenhang waren die ASE und Ultraschallextraktion der konventionellen Schüttelextraktion überlegen. Darüber hinaus wurde die Ultraschallextraktion in Kombination mit dem Ionentauscher/reversed phase clean-up erfolgreich auf Weizen und Chili angewandt. Parallel zur Methodenentwicklung wurde die Stabilität und Homogenität von OTA in Wein und Röstkaffee untersucht. Sowohl die Homogenität als auch die Stabilität des Analyten sind wichtige Faktoren bei der Entwicklung neuer Verfahren, da zusammen mit Ergebnissen der Validierung, die Messunsicherheit innerhalb neuer Verfahren eingegrenzt werden. / Mycotoxins are naturally occurring toxic substances and produced as secondary metabolites by fungi which are growing on plants predominantly. One of the most interesting mycotoxins is ochratoxin A (OTA), which was found in several foods and feed stuff like wheat and its related products, wine, coffee, spices and beer. Among other things OTA is immunotoxic, nephrotoxic and has teratogenic and cancerogenic properties. Further more OTA shows hormonal effects. Because of its toxicity and common appearance in food and feed the OTA content had to be regulated in European and or national directives. The maximum values are determined between 0.5 micrograms/kg and 10 micrograms/kg for wine, roasted coffee and dietetic products. Other maximum levels for beer and spices are intended. During the investigation of analytical methods for the determination of OTA in food stuff different clean-up techniques were compared. Thereby the mixed anion exchange/reversed phase clean-up in combination with LC-MS/MS was researched intensively. Within method validation the results were compared with the corresponding standard methods. This work shows that the mixed mode clean-up in combination with LC-MS/MS gives excellent results. These results were statistically confirmed during method validation. Further more different extraction techniques were compared during the development of analytical methods, especially for the determination of OTA in coffee. Thereby the ASE (accelerated solvent extraction, Dionex) and the ultrasonic extraction were compared with the shaking technique from current standard methods. The adaptability for other food and feed products was researched as well. In this context the new extraction techniques were superior to conventional shaking techniques. In addition the ultrasonic extraction with mixed mode clean-up and LC-MS/MS detection was applied to chilli and wheat effectively. Besides the investigation of analytical methods the stability and homogeneity of OTA in wine and roasted coffee was researched. The homogeneity and stability of OTA in matrix are very important factors during the investigation of analytical methods. In combination with the relevant results of the method validation these results can be used to determine the uncertainty of the new analytical methods.

Hepcidin-25, ein 2000 entdecktes Peptidhormon, das eine Schlüsselrolle im Eisenstoffwechsel spielt, hat das Verständnis von Eisenerkrankungen revolutioniert. In dieser Studie wurde LC gekoppelt mit einem Triple-Quadrupol MS in einer schnellen und robusten Methode zur Quantifizierung von Hepcidin-25 in menschlichem Serum verwendet, welche letztlich in Routine-Laboratorien genutzt werden soll. Zu diesem Zweck wurden zwei Probenvorbereitungsstrategien und zwei komplementäre LC Bedingungen untersucht, wobei eine saure mobile Phase (0,1% TFA) mit einem neuartigen Ansatz unter der Verwendung einer basischen mobilen Phase (0,1% NH3) verglichen wurde. In einem laborinternen Vergleich beider LC-MS/MS Methoden wurde Hepcidin-25 in humanen Proben unter Verwendung der gleichen Kalibrierstandards quantifiziert und eine sehr gute Korrelation der Ergebnisse ermittelt. Hierbei wurde die Analysestrategie mit saurer mobiler Phase als hochsensitiv (LOQ von 0,5 μg/L) und präzise (CV <15%) befunden und als Kandidat einer Referenzmethoden für die Hepcidin-25 Quantifizierung in realen Proben empfohlen. Einer der neuartigen Aspekte der Methodik war die Verwendung von Amino- und Fluor-silanisierten Autosampler-Fläschchen, um die Adsorption des 25 Reste umfassenden Peptids anOberflächen zu reduzieren. Darüber hinaus wurde diese LC-MS/MS-Methode in einer internationalen Ringversuchsstudie eingesetzt, bei der ein sekundäres Referenzmaterial als Kalibrierstandard verwendet wurde, und gemäß des International Consortium for Harmonization of Clinical Laboratory Results (ICHCLR) als optimal bewertet. In dieser Arbeit wurde die Bildung von Hepcidin-Komplexen mit Kupfer(II) untersucht. Die erste Umkehrphasen-chromatographische Trennung von Hepcidin-25/Cu(II) und Hepcidin-25 (Kupfer "frei") wurde unter Verwendung von mobilen Phasen mit 0,1% NH3 erreicht. LC-MS/MS und FTICR-MS wurden für die Charakterisierung der gebildeten Hepcidin-25-Cu(II)-Spezies bei pH-Werten von 11 bzw. 7,4 verwendet. / Hepcidin-25, a key iron-regulatory peptide hormone discovered in 2000, has revolutionized the understanding of iron-related pathology. This study applied LC-MS/MS, using the triple quadrupole mass spectrometer, in a rapid and robust analytical strategy for the quantification of hepcidin-25 in human serum, to be implemented in routine laboratories. For this purpose, two sample preparation strategies and two complementary LC conditions were investigated, where the use of acidic mobile phases (0.1% TFA) was compared with a novel approach involving solvents at high pH (0.1% NH3). The application of these LC-MS/MS methods to human samples in an intra-laboratory comparison, using the same hepcidin-25 calibrators, yielded a very good correlation of the results. The LC-MS/MS employing trifluoroacetic acid-based mobile phases was selected as a highly sensitive (LOQ of 0.5 µg/L) and precise (CV<15%) method and was recommended as a reference method candidate for hepcidin-25 quantification in real samples. One of the novel aspects of the methodology was the use of amino- and fluoro-silanized autosampler vials to reduce the interaction of the 25-residue peptide to laboratory glassware surfaces. Moreover, this LC-MS/MS method was used for an international round robin study, applying a secondary reference material as a calibrator and its performance was found to be in the optimal range as defined by the International Consortium for Harmonization of Clinical Laboratory Results (ICHCLR). In this work, the formation of hepcidin-25 complexes with copper(II) was investigated. The first reversed-phase chromatographic separation of hepcidin-25/Cu2+ and hepcidin-25 (copper “free”) was achieved by applying mobile phases containing 0.1% NH3. LC-MS/MS and FTICR-MS were applied for the characterization of the formed hepcidin-25-Cu(II) species at pH values of 11 and 7.4 respectively. A new species corresponding to hepcidin-25 complexed with two copper ions was identified at high pH.