New Boron Analogues of Pyrophosphates and Deoxynucleoside Boranophosphates

Tetraethyldicyanoborane pyrophosphate (2) and 3'-(diethylphosphite-cyanoborano)-5'-dimethoxytrityl.N4-benzoyl-deoxycytidine (3) have been synthesized in 70% and 76% yields, respectively. The compatibility of the substituted boranophosphates with common protecting groups is hereby demonstrated

Degradation mechanisms and consequences for SOC stocks for the world's largest alpine pastoral ecosystem on the Tibetan Plateau

Approximately 1.5 million km² of the Tibetan Plateau are covered with grasslands. Thereof one third is occupied by the world’s largest pastoral alpine ecosystem (Kobresia pastures). Paleo-records indicate the grazing-induced origin of this ecosystem since more than 8000 years or at least since yak domestication since 4000 years. Long-term moderate grazing by yak and sheep increased belowground C allocation of Kobresia pygmaea, caused the development of dense root-mats and finally lead to an accumulation of soil organic carbon (SOC) and nutrients such as nitrogen (N) and phosphorus (P) in the topsoil. These pastures, however, are increasingly affected by large-scale degradation caused by overgrazing of these highly sensitive ecosystems. Loss of the topsoil threatens several ecosystem functions: i.e. SOC and nutrient storage, biodiversity, provision of grazing-ground and supply of clean water for large parts of SE-Asia. Here, we present a conceptual model and results of degradation processes combining anthropogenic and natural amplifications. To evaluate losses of SOC and nutrients we synthesize field observations and surveys in the highlands and validates this with own analyses in the Kobresia core area. We show that drought- and frost-induced polygonal cracking opens the root-mats, already weakened by overgrazing. This initiates a dying of the Kobresia turf, extends the surface cracks, triggers soil erosion and promotes SOC mineralization and leaching losses. Soil erosion caused further high losses of SOC and nutrients from the topsoil (i.e. 0-10 cm: ~5.1 kg C m-2), whereas SOC loss beneath the surface cracks was primary caused by both, decreasing C-input and SOC mineralization (mineralization-derived SOC loss: ~2.5 kg C m-2). The root biomass decreased with intensity of pasture degradation and lower C input constrains the ecosystem recovery. A negative δ13C shift of SOC reflected intensive decomposition and corresponded to a relative enrichment of 13C depleted lignin components. In sum, degradation triggered high SOC loss (up to 70% of intact soil in 0-30 cm: ~7.6 kg C m-2) from this ecosystem with profound consequences for carbon sequestration, atmospheric CO2, water quality and ecosystem stability

The Hypolipidemic Activity of Boronated Nucleosides in Male Mice and Rats

The boronated nucleosides with varying bases and sugar moieties were shown to be potent hypolipidemic agents in rodents. The 3′– aminocynaoborane dideoxythymidine derivative caused reductions in serum cholesterol and triglyceride levels, tissue lipids, VLDL and LDL cholesterol levels while elevating HDL cholesterol levels in rodents. The agents suppressed rat hepatic acetyl CoA synthetase, HMG-CoA reductase, acyl-CoA cholesterol acyl transferase, phosphatidylate phosphohydrolase and lipoprotein lipase activities while elevating cholesterol-7α-hydroxylase activity from 25 to 100 μM

Wie beeinflusst Sorption die Metabolisierung von Alanin durch mikrobielle Gruppen?

Mikrobieller Abbau ist ein wesentlicher Transformationsprozess der organischen Bodensubstanz. Sorption von niedermolekularen organischen Substanzen wie Alanin an Mineraloberflächen kann diese vor dem mikrobiellen Abbau und Mineralisierung schützen. Somit wäre Sorption ein entscheidender Stabilisierungsprozess für die organische Bodensubstanz. Dennoch ist es für Mikroorganismen möglich, niedermolekulare organische Substanzen von Mineraloberflächen zu desorbieren. Das exakte Prozessgefüge dieser Desorption und mikrobiellen Verwertung, aber auch die involvierten mikrobiellen Gruppen sind jedoch weitestgehend unbekannt. Wir verwendeten positionsspezifisch C-13-markiertes Alanin, dessen Mineralisation zu CO2 und dessen Einbau in Phospholipid-Fettsäuren (PLFAs) quantifiziert wurde, um die mikrobielle Verwendung von sorbiertem und nicht-sorbiertem Alanin im Boden zu unterscheiden. Um die durch die Sorption bedingten Veränderungen der Verfügbarkeit und Metabolisierung des Alanins zu erfassen, wurden einheitlich- und positionsspezifisch C-13- und C-14-markiertes Alanin in einem Ap-Horizont einer lehmigen Parabraunerde über 10 Tage inkubiert. Das CO2 aus der Respiration wurde in NaOH-Fallen erfasst und dessen C-14-Aktivität bestimmt. Die Verwendung der funktionellen Gruppen des Alanins durch die verschiedenen mikrobiellen Gruppen wurde mittels C-13-PLFA Analyse ermittelt. Keine der mikrobiellen Gruppen bevorzugte das unsorbierte Alanin gegenüber dem sorbierten – der Großteil der Gruppen inkorporierte die gleiche Menge in ihre PLFAs. So zeigten beispielsweise Gram negative Bakterien eine hohe Wettbewerbsfähigkeit hinsichtlich des Alanins, allerdings keine Präferenz bezüglich des Unsorbierten. Nur die Gruppe der Pilze inkorporierten signifikant mehr sorbiertes Alanin: Sie sind prädestiniert dafür, Mineraloberfläche zu umwachsen und daran sorbierte Substanzen mit ihren Hyphen aufzunehmen. Diese Präferenz ist mit einem veränderten Abbauweg, der über Glukoneogenese und den Pentose-Phosphat-Weg führt, verbunden. Sorption kann zu einer kurzfristigen Verzögerung des Abbaus kleiner geladener Moleküle führen, jedoch ist kein langfristiger Stabilisierungseffekt erkennbar. Die meisten mikrobiellen Gruppen nehmen sowohl sorbiertes und nicht-sorbiertes Alanin im gleichen Maße auf und nur einzelne Gruppen, wie Pilze, haben sich auf die präferentielle Aufnahme sorbierter Substanzen spezialisiert

Zusammensetzung und großflächige Entwicklung der Bodenkohlenstoffvorräte in Ober- und Unterböden degradierter Grasland-Ökosysteme des Tibetischen Plateaus

Die Tibetischen Grasländer speichern etwa 2% der globalen Bodenkohlenstoffvorräte. Etwa ein Fünftel dieser Grasländer ist von besonders beweidungsresistenter Kobresia pygmaea dominiert. Staatliche Siedlungsprogramme führen jedoch zunehmend zu einer ungleichmäßigen Nutzung der Grasländer. Während in siedlungsfernen Gebieten der Beweidungsdruck abnimmt, steigt die Beweidungsintensität und damit die Bodendegradation in Siedlungsnähe. Ziel dieser Studie war es Veränderungen in der Menge und Zusammensetzung (C/N, Anteil von Lignin, Cutin, Suberin, Neutral- und Aminozuckern) der organischen Bodensubstanz (OBS) mit zunehmender Degradation der Kobresia pygmaea Wurzelmatten zu erfassen. Hierzu wurden die sechs Degradationsstadien in drei Tiefenstufen (0-5, 5-15 und 15-35 cm) beprobt. Auf der Grundlage dieser punktuell erhobenen Daten und unter Einbeziehung von weiteren 79 unabhängig veröffentlichten Literaturstudien wurden mittels Metaanalyse die wichtigsten Einflussfaktoren auf den Bodenkohlenstoffgehalt ermittelt. Höhere Beiträge hydrolysierbarer Fettsäuren und Neutralzucker zur OBS im Unterboden während der fortschreitenden Degradation deuten auf eine Translokation von Oberbodenmaterial, sowie eine Zunahme des Abbauzustands der OBS hin. Eine signifikante Anreicherung von Lignin mit zunehmendem Degradationsstadium wurde nachgewiesen. Der Beitrag von Aminozuckern nahm dagegen in allen Tiefen mit zunehmender Degradation ab. Die Metaanalyse zeigte, dass die Einflussvariablen Bodentextur, Höhenlage, Beweidungsintensität/Degradationsstufe, und Profilmächtigkeit bis zu 60% der Bodenkohlenstoffvorräte in einem ersten ausgewählten Testgebiet erklären. Basierend auf diesen Ergebnissen werden die zu erwartende Freisetzung bzw. Zunahme der Bodenkohlenstoffvorräte unter verschiedenen Beweidungsszenarien für ausgewählte Teilgebiete des Tibetplateaus modelliert

The Anti-Inflammatory Activity of Boron Derivatives in Rodents

Acyclic amine-carboxyboranes were effective anti-inflammatory agents in mice at 8 mg/kg x 2. These amine-carboxyboranes were more effective than the standard indomethacin at 8 mg/kg x 2, pentoxifylline at 50 mg/kg x 2, and phenylbutazone at 50 mg/kg x 2. The heterocyclic amine derivatives as well as amine-carbamoylboranes, carboalkoxyboranes, and cyanoboranes were generally less active. However, selected aminomethyl-phosphonate-N-cyanoboranes demonstrated greater than 60% reduction of induced inflammation. The boron compounds were also active in the rat induced edema, chronic arthritis, and pleurisy screens, demonstrating activity similar to the standard indomethacin. The compounds were effecive in reducing local pain and decreased the tail flick reflex to pain. The derivatives which demonstrated good anti-inflammatory activity were effective inhibitors of hydrolytic lysosomal, and proteolytic enzyme activities with IC50 50 values equal to -6M in mouse macrophages, human leukocytes, and Be Sal osteofibrolytic cells. In these same cell lines, the agents blocked prostaglandin cyclooxygenase activity with IC50 values of -6M. In mouse macrophage and human leukocytes, 5′ lipoxygenase activity was also inhibited by the boron derivatives with IC50 values of 10-6M. These IC50 values for inhibition of these enzyme activities are consistent with published values of known anti-inflammatory agents which target these enzymes