TOPAZ1, a Novel Germ Cell-Specific Expressed Gene Conserved during Evolution across Vertebrates

BACKGROUND: We had previously reported that the Suppression Subtractive Hybridization (SSH) approach was relevant for the isolation of new mammalian genes involved in oogenesis and early follicle development. Some of these transcripts might be potential new oocyte and granulosa cell markers. We have now characterized one of them, named TOPAZ1 for the Testis and Ovary-specific PAZ domain gene. PRINCIPAL FINDINGS: Sheep and mouse TOPAZ1 mRNA have 4,803 bp and 4,962 bp open reading frames (20 exons), respectively, and encode putative TOPAZ1 proteins containing 1,600 and 1653 amino acids. They possess PAZ and CCCH domains. In sheep, TOPAZ1 mRNA is preferentially expressed in females during fetal life with a peak during prophase I of meiosis, and in males during adulthood. In the mouse, Topaz1 is a germ cell-specific gene. TOPAZ1 protein is highly conserved in vertebrates and specifically expressed in mouse and sheep gonads. It is localized in the cytoplasm of germ cells from the sheep fetal ovary and mouse adult testis. CONCLUSIONS: We have identified a novel PAZ-domain protein that is abundantly expressed in the gonads during germ cell meiosis. The expression pattern of TOPAZ1, and its high degree of conservation, suggests that it may play an important role in germ cell development. Further characterization of TOPAZ1 may elucidate the mechanisms involved in gametogenesis, and particularly in the RNA silencing process in the germ lin

Activité biomimétique du dioxygène vis-à-vis de complexes mononucléaires ferreux en série tris (2-pyridylméthyle) amine (Chimie de coordination, réactivité et études spectroscopiques)

Ce travail de thèse s inscrit dans la problématique de l activation du dioxygène par des complexes moléculaires ferreux en série nonporphyrinique. Deux nouvelles familles de ligands tripodes azotés de structure tris(2-pyridylméthyle)amine (TPA), dans lesquels la pyridine est substituée en position a respectivement par des atomes de chlore et d iode, ont été préparées. En série des ligands chlorés, les complexes dichloro- et ditriflato- ferreux ont été préparés. Avec les ligands iodés, seuls les dérivés dichloroferreux ont été synthétisés. Les structures des complexes sont présentées tant à l état solide qu en solution grâce au recours à une gamme étendue de techniques spectroscopiques. La réactivité des complexes vis-à-vis du dioxygène est étudiée. En absence de substrats, la conversion des complexes dichloroferreux en composés -oxo diferriques est observée, et le rôle de la déformation du polyèdre de coordination est discuté. En présence de cyclohexane, celui ci est oxydé avec une efficacité faible dans l acétonitrile, mais plus importante dans la pyridine. Cet effet de solvant se retrouve aussi dans la distribution des produits d oxydation. Un mécanisme réactionnel rendant compte de cet effet est discuté et met en jeu la coordination initiale du dioxygène au métal. Lorsque l environnement autour du métal est encombré, un intermédiaire réactionnel est détecté lors de la réaction d oxygénation des complexes dichloroferreux. Une tentative de caractérisation de cet intermédiaire est présentée en fin de ce manuscrit, et la possibilité de présence d une forme adduite du dioxygène est discutée.In the present work, we address the question of activation of molecular oxygen by Fe(II) complexes in non-porphyrinic chemistry. Two new series of nitrogen-containing tripods with the tris(2-pyridylmethyl)amine skeleton, in which the pyridine is a-substituted by chlorine and iodine atoms respectively, have been prepared. Within the chloro- substituted series, the FeCl2 and Fe(OTf)2 complexes have been prepared. With iodo-substituted ligands, only the FeCl2 complexes are reported. The structures of the complexes are reported, in solid state and in solution using a broad array of spectroscopic techniques. Reactivity studies have been performed. In the absence of substrates, the conversion of Fe(II) complexes into -oxo diferric species is observed, and the importance of the distortion of the coordination polyhedron is discussed. In the presence of cyclohexane, this alkane is oxidized, with low efficiency in acetonitrile, and in a much more efficient way in pyridine. The distribution profile of the oxidation products is also dependent on the reaction solvent. A reaction mechanism supporting these findings is discussed. It involves coordination of molecular oxygen to the metal centre as the initial step. In the case of a crowded environment around the metal centre, a transient species is detected during the oxygenation reaction of the Fe(II) complexes. An attempt of characterization of the reaction intermediate is reported, and the possible occurrence of a dioxygen adduct species is discussed.STRASBOURG-Sc. et Techniques (674822102) / SudocSudocFranceF

Chimie de coordination de complexes ferreux avec des ligands à motifs aminométhyle pyridine substitués, macrocycliques ou non, et réactivité vis-)à-vis du dioxygène

Ce travail de thèse s inscrit dans la problématique de l activation de l oxygène moléculaire par des complexes moléculaires ferreux en série non-porphyrinique.Une série de ligands tripodes azotés de structure tris(2-pyridylméthyle)amine comportant des substituant de type amide et esters a été préparée. La synthèse d un nouveau composé macrocyclique à motif aminométhyle pyridine est également décrite.Les complexes dichloro- ou ditriflato- ferreux de tous les ligands synthétisés ont été préparés, et caractérisés par une large gamme de techniques, incluant la spectroscopie d absorption électronique, la RMN paramagnétique (1H et 19F), des mesures électrochimiques, et le cas échéant, diffraction des rayons X.La réactivité vis-à-vis du dioxygène a été entreprise. Les complexes étudiés s avèrent être des outils de choix dans l étude de la régulation de l activité, puisque nous jouons ici sur le seconde sphère de coordination. Nous démontrons sans ambiguïté que l étape initiale d une quelconque réactivité avec le dioxygène implique sa coordination au métal, par un processus dissociatif, au moins dans le cas de complexes coordinativement saturés. Il est très probable qu une fois coordiné, le dioxygène soit réduit par le centre métallique.In the present work, we address the question of activation of molecular oxygen by Fe(II) complexes in non-porphyrinic chemistry.A series of nitrogen-containing tripods with the tris(2-pyridylmethyl)amine skeleton has been prepared. Additionally, a new macrocylic ligand containing the aminomethylpyridyl motif has been synthesized.The FeCl2 or Fe(OTf)2 complexes of all newly synthesized ligands have been prepared, and characterized by a broad array of techniques, including UV-visible spectroscopy, 1H and 19F paramagnetic NMR, and when possible, X-ray diffraction.Reactivity studies have been performed. Our complexes turn out to be interesting tools to address the question of the regulation of oxygen-sensitivity, since we play with the second coordination sphere. We unambiguously demonstrate that the initial step in the reaction with molecular oxygen involves the coordination to the metal centre, by a dissociative mechanism, at least within coordinatively saturated metal centres. It is very likely that once coordinated, molecular oxygen is reduced by the metal centre.STRASBOURG-Sc. et Techniques (674822102) / SudocSudocFranceF

Versatile Coordination Mode of a New Pyridine-Based Ditopic Ligand with Transition Metals: From Regular Pyridine to Alkyne and Alkenyl Bindings and Indolizinium Formation

International audienc

Ligands tris(2-pyridylméthyle)anime a-substitués et complexes dichloroferreux (Une diversité préfigurant une possible utilisation du dioxygène en conditions douces)

Ce travail de thèse s inspire des mécanismes de fixation et d activation du dioxygène réalisés au sein des sites actifs de certaines métalloprotéines à fer non héminique impliquées dans des processus divers. Nous avons synthétisé des séries de ligands à motif aminométhylepyridine, et mis au point des complexes dichloroferreux dont la réactivité a été étudiée. Nous formulons l hypothèse de travail suivante: dans la réaction oxygène-complexe, nous n envisageons pas un processus initial de réduction du dioxygène par sphère externe, mais bien sa coordination au centre métallique. La cinétique de réaction serait fonction de l acidité de Lewis au centre métallique. Il y aurait ainsi formation d une espèce oxygénée. La nature exacte de cet intermédiaire n est pas connue, et une discussion présentant également des pistes d investigation est proposée. Le cas particulier des ligands cyanés est examiné avec attention, puisqu il est observé dans certaines conditions (notamment en présence d eau) que la fonction nitrile est hydrolysée en amide.In order to get insight into the mechanisms by which dioxygen is activated at the active site of some non heminic iron proteins, we have synthesized several series of aminomethylpyridine-containg ligands, and studied the reactivity of the corresponding FeCl2 complexes with dioxygen. We postulate the following hypothesis that activation of dioxygen does not occur by outer sphere mechanism, but through coordination to the iron, which is governed by the Lewis acidity at the metal center. An oxygen-active species is thus formed. The exact nature of this species still remains unknown, but some investigation pathways are discussed. The particular case of complexes with the cyano ligands is examined in detail, since it is observed under certain conditions (in the presence of water) that the cyano function is converted to amide.STRASBOURG-Sc. et Techniques (674822102) / SudocSudocFranceF

Rôle de l'environnement du fer dans l'activation biomimétique du dioxygène par des complexes ferreux avec des ligands tripodes en série tris(2-pyridylméthyle)amine substituée

STRASBOURG-Sc. et Techniques (674822102) / SudocSudocFranceF

Complexes dichloroferreux à ligands possédants des motifs aminométhyle pyridine substitués (Synthèse, études structurales et activation biomimétique de l'oxygène moléculaire)

Ce travail de thèse s'inscrit dans le domaine de la chimie biomimétique de complexes du fer coordinés à des ligands présentant des motifs aminométhyle pyridine. Le travail décrit dans le manuscrit présente une mise en lumière de ce domaine d'étude par le rappel de l'activité de certaines métalloprotéines dites "à fer non héminique" réagissant sur le dioxygène. Est ensuite examinée la synthèse de ligands présentant des motifs aminométhyle pyridine, substitués par des halogènes ou des aromatiques simples ou fonctionnels. Une nouvelle méthode particulièrement simple permettant l'accès à des dérivés halogénés symétriques (certains d'ailleurs réputés inaccessibles) est décrite. Les complexes dichloroferreux des ligands synthétisés ont tous été préparés et caractérisés par RMN paramagnétique, spectroscopie UV visible, techniques électrochimiques et pour la plupart diffraction des rayons X. Une méthode de prédiction de géométrie autour du métal en absence de données issues de la diffraction X est aussi présentée, les environnements pouvant être de type octaédrique ou bipyramidal à base trigonale déformés. Par ailleurs, un complexe présentant une géométrie originale de type bipyramide à base pentagonale est caractérisé structuralement. L'étude de la réactivité des complexes vis-à-vis du dioxygène en absence de substrats a été entreprise. La formation de complexes à structure -oxo diferrique est en général observée. Une réaction d'hydroxylation intramoléculaire est fortement suspectée; une autre réaction de déméthylation est parfaitement mise en évidence. La présence d'une fonction amine secondaire au voisinage du centre métallique conduit à la formation d'une imine par un processus de déshydrogénation oxydante. Les résultats décrits montrent que l'activation biomimétique du dioxygène par de tels systèmes est possible, et suggère fortement que celui-ci réagisse d'autant plus rapidement que le centre métallique possède un caractère acide de Lewis marqué.The present work takes place within the area of the bio-inspired inorganic chemistry of iron complexes with aminomethyl pyridyl containing ligands. Our first chapter presents a brief overview of the function and structure of some non heminic metalloproteins which function is closely related to the use of molecular dioxygen. The second chapter relates the synthesis of new ligands with substituted aminomethyl pyridyl groups (halogen or aryl susbtituents). A new and convenient access to symmetrical halogenated derivatives (some of them being so far considered as inexistent) is reported. The dichloroferrous complexes of these ligands have been prepared and characterized by paramagnetic NMR, UV-visible spectroscopy, electrochemical techniques, and for most of them by X-rays diffraction analysis. A procedure allowing the prediction of the geometry around the metal in the absence of structural information is also proposed. Indeed, this geometry can be octahedral or trigonal bipyramidal (with distortions). The structure of a new compound displaying the unusual pentagonal bipyramidal geometry is also described. The reaction of the compounds with molecular dioxygen in the absence of substrates is reported, and for most cases, leads to the formation of diferric -oxo derivatives. A versatile reactivity is observed, depending on the nature of the ligand. For instance, we show strong evidence for an intramolecular hydroxylation reaction, and demonstrate that demethylation process might occur. If a secondary amine is present close to the metal center, oxidative dehydrogenation occurs, leading to the formation of an imine. In the end, our results point out that biomimetic activation of dioxygen by such systems is possible. Moreover, we strongly believe the reaction rate is highly dependent of the Lewis acidity character of the metal, the most acidic complexes providing the fastest coordination of dioxygen.STRASBOURG-Sc. et Techniques (674822102) / SudocSudocFranceMoroccoFRM

Dalton Transactions Tuning the conversion of cyclohexane into cyclohexanol/one by molecular dioxygen, protons and reducing agents at a single non-porphyrinic iron centre and chemical versatility of the tris(2-pyridylmethyl)amine TPAFe II Cl 2 complex in mild oxidation chemistry †

International audienceWe report that the oxygen sensitivity of some Fe(II) complexes with tripodal ligands can be used, with benefit, in the oxidation of cyclohexane under mild conditions. Depending on the solvent, two very different reaction pathways are involved, which share the coordination of O 2 to the metal as the common initial step. We have synthesized a series of a-chlorinated tripods in the tris(2-pyridylmethyl)amine series Cl n TPA (n = 1-3) and fully characterized the corresponding FeX 2 complexes (X = Cl, CF 3 SO 3). The single-crystal X-ray structure analyses of the FeCl 2 complexes are reported. In CH 3 CN, the FeCl 2 complexes react smoothly with O 2 , whereas the Fe(CF 3 SO 3) 2 complexes are non-sensitive. In CH 3 CN, the reaction of the oxygen-sensitive Cl n TPAFeCl 2 (n = 0-3) with O 2 , acetic acid and zinc amalgam, in the presence of cyclohexane, affords a mixture of cyclohexanol/one in an ª ol/one ratio of 3.1 and a selectivity of the C3 • /C2 • in the adamantane conversion that is consistent with a metal-oxo based oxidation. Limited efficiency (ª 2 TON) was observed for the parent TPAFeCl 2 complex and Cl 1 TPAFeCl 2 , whereas both other complexes turned out to be poorly active. The TPAFeCl 2 complex was used to address mechanistic questions: when the reaction was carried out in pyridine, the ol/one ratio shifted to 0.15 while efficiency was improved by 7-fold. In pyridine and in the presence of a spin trap (DMPO), the radical-based character of the reaction was definitely established, by contrast with acetonitrile, where no oxygenated radicals were detected. Thus, the reactivity differences arise from involvement of two distinct active species. The dichotomous radical/biomimetic pathway is discussed to interpret these results