Developments and recent advancements in the field of endogenous amino acid selective bond forming reactions for bioconjugation.

Bioconjugation methodologies have proven to play a central enabling role in the recent development of biotherapeutics and chemical biology approaches. Recent endeavours in these fields shed light on unprecedented chemical challenges to attain bioselectivity, biocompatibility, and biostability required by modern applications. In this review the current developments in various techniques of selective bond forming reactions of proteins and peptides were highlighted. The utility of each endogenous amino acid-selective conjugation methodology in the fields of biology and protein science has been surveyed with emphasis on the most relevant among reported transformations; selectivity and practical use have been discussed.journal articleresearch support, non-u.s. gov'treview2015 Aug 072015 05 22importe

Nature of Fast Relaxation Processes and Spectroscopy of a Membrane-Active Peptide Modified with Fluorescent Amino Acid Exhibiting Excited State Intramolecular Proton Transfer and Efficient Stimulated Emission

A fluorescently labeled peptide that exhibited fast excited state intramolecular proton transfer (ESIPT) was synthesized, and the nature of its electronic properties was comprehensively investigated, including linear photophysical and photochemical characterization, specific relaxation processes in the excited state, and its stimulated emission ability. The steady-state absorption, fluorescence, and excitation anisotropy spectra, along with fluorescence lifetimes and emission quantum yields, were obtained in liquid media and analyzed based on density functional theory quantum-chemical calculations. The nature of ESIPT processes of the peptide’s chromophore moiety was explored using a femtosecond transient absorption pump-probe technique, revealing relatively fast ESIPT velocity (∼10 ps) in protic MeOH at room temperature. Efficient superluminescence properties of the peptide were realized upon femtosecond excitation in the main long-wavelength absorption band with a corresponding threshold of the pump pulse energy of ∼1.5 μJ. Quantum-chemical analysis of the electronic structure of the peptide was performed using the density functional theory/time-dependent density functional theory level of theory, affording good agreement with experimental data

A protein functionalization platform based on selective reactions at methionine residues.

Nature has a remarkable ability to carry out site-selective post-translational modification of proteins, therefore enabling a marked increase in their functional diversity1. Inspired by this, chemical tools have been developed for the synthetic manipulation of protein structure and function, and have become essential to the continued advancement of chemical biology, molecular biology and medicine. However, the number of chemical transformations that are suitable for effective protein functionalization is limited, because the stringent demands inherent to biological systems preclude the applicability of many potential processes2. These chemical transformations often need to be selective at a single site on a protein, proceed with very fast reaction rates, operate under biologically ambient conditions and should provide homogeneous products with near-perfect conversion2-7. Although many bioconjugation methods exist at cysteine, lysine and tyrosine, a method targeting a less-explored amino acid would considerably expand the protein functionalization toolbox. Here we report the development of a multifaceted approach to protein functionalization based on chemoselective labelling at methionine residues. By exploiting the electrophilic reactivity of a bespoke hypervalent iodine reagent, the S-Me group in the side chain of methionine can be targeted. The bioconjugation reaction is fast, selective, operates at low-micromolar concentrations and is complementary to existing bioconjugation strategies. Moreover, it produces a protein conjugate that is itself a high-energy intermediate with reactive properties and can serve as a platform for the development of secondary, visible-light-mediated bioorthogonal protein functionalization processes. The merger of these approaches provides a versatile platform for the development of distinct transformations that deliver information-rich protein conjugates directly from the native biomacromolecules

THERMAL TREATMENT OF SOLID WASTE GENERATED BY RAILWAY TRANSPORT

Purpose. The solid waste management system in Ukraine consists from the land disposal of waste. In this case, there is no control over environmental pollution, which in turn leads to environmental risks. A considerable amount of solid waste is formed at the railway transport enterprises. The solution of the problem of the elimination of wastes generated at large railway stations and in the process of servicing trains, namely directly at the place of their formation, is considered in this work. Methodology. The authors propose to use mobile waste processing plants, which eliminate the negative impact of the process of accumulation of solid industrial and municipal waste on the human habitat; while they can serve a certain number of waste producers. The study was conducted on a waste processing plant (WPP-300) located in Kharkiv on the Southern Railway. Findings. The design and purpose of the main units of waste processing plant are described. The bottom ash after incineration of solid waste accounts for 5-10 % of the initial volume of waste and corresponds to the safe IVth class of the waste classification catalog. Multi-stage thermal catalytic cleaning of waste gases provides concentration of harmful substances, including dioxin group within the limits of permissible norms. For complete combustion of all components of the waste, the temperature in the furnace was 850-900 ºC, the presence of flue gases in the afterburner at 1100-1200 ºC for at least two seconds, the defined excess air 1.4. Originality. The authors for the first time conducted a study of the parameters of incineration of various elemental wastes. We calculated the total theoretical volume of combustion products on a mobile waste-processing complex. Practical value. The use of a mobile incineration plant allows solving the problem of solid domestic waste disposal. As shown by the practice of its operation, such measures are justified and are not only economically viable, but also environmentally friendly. The results of the work allow estimating the amount of waste gases at various morphological compositions of the waste of the railway transport

ТЕРМІЧНА ОБРОБКА ТВЕРДИХ ВІДХОДІВ, ЩО УТВОРЮЮТЬСЯ НА ЗАЛІЗНИЧНОМУ ТРАНСПОРТІ

Purpose. The solid waste management system in Ukraine consists from the land disposal of waste. In this case, there is no control over environmental pollution, which in turn leads to environmental risks. A considerable amount of solid waste is formed at the railway transport enterprises. The solution of the problem of the elimination of wastes generated at large railway stations and in the process of servicing trains, namely directly at the place of their formation, is considered in this work. Methodology. The authors propose to use mobile waste processing plants, which eliminate the negative impact of the process of accumulation of solid industrial and municipal waste on the human habitat; while they can serve a certain number of waste producers. The study was conducted on a waste processing plant (WPP-300) located in Kharkiv on the Southern Railway. Findings. The design and purpose of the main units of waste processing plant are described. The bottom ash after incineration of solid waste accounts for 5-10 % of the initial volume of waste and corresponds to the safe IVth class of the waste classification catalog. Multi-stage thermal catalytic cleaning of waste gases provides concentration of harmful substances, including dioxin group within the limits of permissible norms. For complete combustion of all components of the waste, the temperature in the furnace was 850-900 ºC, the presence of flue gases in the afterburner at 1100-1200 ºC for at least two seconds, the defined excess air 1.4. Originality. The authors for the first time conducted a study of the parameters of incineration of various elemental wastes. We calculated the total theoretical volume of combustion products on a mobile waste-processing complex. Practical value. The use of a mobile incineration plant allows solving the problem of solid domestic waste disposal. As shown by the practice of its operation, such measures are justified and are not only economically viable, but also environmentally friendly. The results of the work allow estimating the amount of waste gases at various morphological compositions of the waste of the railway transport.Цель. Система управления твердыми отходами в Украине в основном сводится к захоронению их на полигонах. При этом отсутствует контроль над загрязнением окружающей среды, что в свою очередь приводит к экологическим рискам. На предприятиях железнодорожного транспорта образуется значительное количество твердых отходов. Поэтому основной целью работы должно стать решение проблемы ликвидации отходов, образовавшихся на крупных железнодорожных станциях и в процессе обслуживания поездов. Методика. Предлагается использовать мобильные подвижные мусороперерабатывающие установки, которые устраняют негативное влияние процесса накопления твердых промышленных и потребительских отходов на среду обитания человека. Эти установки могут обслуживать определенное количество производителей отходов. Данное исследование было проведено на мобильном мусороперерабатывающем комплексе МПК-300, расположенном на железнодорожном вокзале Харьков–Пассажирский Южной железной дороги. Результаты. Описана конструкция и назначение основных узлов мусороперерабатывающего комплекса. Зольный остаток после термического сжигания твердых отходов составляет 5–10 % от их первоначального объема и соответствует безопасному IV классу классификационного каталога отходов. Многоступенчатая термокаталитическая очистка отходящих газов обеспечивает концентрацию вредных веществ, в том числе диоксиновой группы, в пределах допустимых норм. Для полного сжигания всех компонентов отходов была определена температура в печи 850–900 ºC, пребывание дымовых газов в камере дожигания при 1100–1200 ºC – не менее двух секунд, коэффициент избытка воздуха – 1,4. Научная новизна. Авторами впервые было проведено исследование параметров сжигания отходов железнодорожного транспорта различного элементного состава. Рассчитан суммарный теоретический объем продуктов сгорания на мобильном мусороперерабатывающем комплексе. Практическая значимость. Применение мобильного мусороперерабатывающего комплекса позволяет решить проблему утилизации твердых бытовых отходов. Как показала практика, его эксплуатация обоснована и является не только экономически выгодной, но и экологически безопасной. Результаты работы позволяют оценить количество отходящих газов при различных морфологических составах отходов железнодорожного транспорта.Мета. Система управління твердими відходами в Україні в основному зводиться до захоронення їх на полігоні. При цьому відсутній контроль за забрудненням навколишнього середовища, що в свою чергу призводить до екологічних ризиків. На підприємствах залізничного транспорту утворюється значна кількість твердих відходів. Тому основною метою роботи має стати вирішення проблеми ліквідації відходів, що утворилися на великих залізничних станціях та в процесі обслуговування поїздів. Методика. Пропонується використовувати мобільні рухливі сміттєпереробні установки, які усувають негативний вплив процесу накопичення твердих промислових і споживчих відходів на середовище проживання людини. Ці установки можуть обслуговувати певну кількість виробників відходів. Дане дослідження було проведено на мобільному сміттєпереробному комплексі МПК-300, розташованому на залізничному вокзалі Харків–Пасажирський Південної залізниці. Результати. Описана конструкція й призначення основних вузлів сміттєпереробного комплексу. Зольний залишок після термічного спалювання твердих відходів становить 5–10 % від їх початкового об’єму і відповідає безпечному IV класу класифікаційного каталогу відходів. Багатоступеневе термокаталітичне очищення газів, що відходять, забезпечує концентрацію шкідливих речовин, в тому числі діоксинової групи, в межах допустимих норм. Для повного спалювання всіх компонентів відходів була визначена температура в печі 850–900 ºC, перебування димових газів у камері допалювання при 1100–1200 ºC – не менше двох секунд, коефіцієнт надлишку повітря – 1,4. Наукова новизна. Авторами вперше було проведено дослідження параметрів спалювання відходів залізничного транспорту різного елементного складу. Розрахований сумарний теоретичний об’єм продуктів згоряння на мобільному сміттєпереробному комплексі. Практична значимість. Застосування мобільного сміттєпереробного комплексу дозволяє вирішити проблему утилізації твердих побутових відходів. Як показала практика, його експлуатація обґрунтована та є не тільки економічно вигідною, а й екологічно безпечною. Результати роботи дозволяють оцінити кількість газів, що відходять, при різних морфологічних складах відходів залізничного транспорту

Ultrafast click chemistry with fluorosydnones.

We report the synthesis and reactivity of 4-fluorosydnones, a unique class of mesoionic dipoles displaying exquisite reactivity towards both copper-catalyzed and strain-promoted cycloaddition reactions with alkynes. Synthetic access to these new mesoionic compounds was granted by electrophilic fluorination of σ-sydnone Pd(II) precursors in the presence of Selectfluor. Their reactions with terminal and cyclic alkynes were found to proceed very rapidly and selectively, affording 5-fluoro-1,4-pyrazoles with bimolecular rate constants up to 10(4)  m(-1)  s(-1) , surpassing those documented in the literature with cycloalkynes. Kinetic studies were carried out to unravel the mechanism of the reaction, and the value of 4-fluorosydnones was further highlighted by successful radiolabeling with [(18) F]Selectfluor