Crystal structural analysis of human serum albumin complexed with hemin and fatty acid

BACKGROUND: Human serum albumin (HSA) is an abundant plasma protein that binds a wide variety of hydrophobic ligands including fatty acids, bilirubin, thyroxine and hemin. Although HSA-heme complexes do not bind oxygen reversibly, it may be possible to develop modified HSA proteins or heme groups that will confer this ability on the complex. RESULTS: We present here the crystal structure of a ternary HSA-hemin-myristate complex, formed at a 1:1:4 molar ratio, that contains a single hemin group bound to subdomain IB and myristate bound at six sites. The complex displays a conformation that is intermediate between defatted HSA and HSA-fatty acid complexes; this is likely to be due to low myristate occupancy in the fatty acid binding sites that drive the conformational change. The hemin group is bound within a narrow D-shaped hydrophobic cavity which usually accommodates fatty acid; the hemin propionate groups are coordinated by a triad of basic residues at the pocket entrance. The iron atom in the centre of the hemin is coordinated by Tyr161. CONCLUSION: The structure of the HSA-hemin-myristate complex (PDB ID 1o9x) reveals the key polar and hydrophobic interactions that determine the hemin-binding specificity of HSA. The details of the hemin-binding environment of HSA provide a structural foundation for efforts to modify the protein and/or the heme molecule in order to engineer complexes that have favourable oxygen-binding properties

4-Tiohexofuranosas y 4-Tioaldopentono-1,4-Lactonas : síntesis y reactividad química

El objetivo fundamental de este trabajo de Tesis fue el desarrollo de rutassintéticas para la obtención de tioazúcares cuyo azufre se encuentra incorporado enun anillo de cinco miembros. Estas moléculas podrían resultar biológicamenteactivas, o podrían emplearse como precursores para la síntesis de productosnaturales, o de análogos azufrados de los mismos. El reemplazo del oxigeno delciclo por azufre induce interesantes cambios en las propiedades y reactividadquímica. Desde el punto de vista bioquímico, se ha descripto que los tioazúcaresactúan como antimetabolitos, inhibidores enzimáticos o inductores de enzimashidrolíticas de ()-glicósidos. Los estudios de síntesis, reactividad y actividad biológica se han realizadoprincipalmente sobre 5-tiopiranosas, mientras que la química y bioquímica de las 4-tiofuranosas y sus derivados es menos conocida. Por ello, se plantearon comoobjetivos: primeramente la síntesis de la 4-tio-L-ramnosa, y luego la síntesis dealdopentono-l,4-tiolactonas. Cabe destacar que en la literatura no se encontrabadescripto ningún procedimiento sintético para obtener estas moléculas. Dado que la L-ramnosa se encuentra frecuentemente formando parte dellipopolisacárido de bacterias Gram negativas, su análogo azufrado, la 4-tio-L-ramnosa (190), podría resultar un potencial inhibidor de sistemas enzimáticos dedichas bacterias. Esta síntesis resultaba de interés pues complementaría los estudiosrealizados en nuestro laboratorio sobre la reactividad de 4-sulfonatos derivados demonosacáridos de distinta configuración, y con diferentes grupos protectores enposición 2 y 3, frente a la reacción de sustitución con nucleófilos precursores delgrupo tiol. La estrategia sintética empleada para la síntesis de 190, a partir de L-ramnosa, consistió en la obtención del metil α-L-ramnopiranósido, cuyos HO-2 y HO-3 se protegieron por acetonación. Con el objeto de invertir la configuración de C-4 se oxidó el hidroxilo libre (HO-4) del metil 2,3-O-isopropilidén-α-L-ramnopiranósído (164) y el carbonilo generado se redujo estereoselectivamente con NaBH4,para obtener el metil 6-desoxi-2,3-O-isopropilidén-α-L-talopiranósido (167). Se prepararon diferentes 4-O-sulfonil derivados de 167 [(mesilato (168),nosilato (169) y triflato (171)] para analizar la reactividad en la posterior etapa desustitución. Los intentos de sustitución del grupo sulfonato de 168, 169 y 171 por KSCN resultaron infructuosos. Se consideró que el anillo dioxolano fusionado conel ciclo piranósico introducía mayor rigidez en el sistema que si HO-2 y HO-3 sederivatizaban, por ejemplo, como acetato. Una molécula más flexible podría adoptaruna conformación adecuada para la sustitución nucleófilica sobre C-4. Seprepararon pues el metil 2,3-di-O-acetil-6-desoxi-4-O-[p-nitrobencén)sulfonil]α- L-talopiranósido (175) y el metil 2,3-di-O-acetil-6-desoxi-4-O-trifluorometansulfonil-α-L-talopiranósido (176). El triflato 176 experimentó la sustitución por KSCN, conduciendo al tiociano derivado de configuración mano (177) conrendimiento moderado (53%). La resistencia de los diversos derivados sulfoniladosde la serie talo a la reacción de sustitución del C-4 se justificó considerando unefecto repulsívo β-cis-axial, que operaría en el estado de transición entre el gruposaliente (sulfonato) y el sustituyente axial de C-2. Por reducción del 4-tiocianato deconfiguración L-mano (177) se obtuvo el tiol piranósico 183, el cual por acetólisisprodujo el tetraacetato piranósico 185 como único producto. La desacetilación de 185 condujo a la 4-tio-L-ramnosa (190), en su configuración furanósica, inusualpara una hexosa. Por acetilación de 190 se obtuvo la mezcla anomérica de lostetraacetatos furanósicos 191 y 192. En base a las constantes de acoplamiento (J)entre los protones del anillo furanósico se realizó su análisis conformacional,mediante el procedimiento previamente desarrollado en este laboratorio, el cualindicó que ambos anómeros (191 y 192) se encuentran poblando la región 2T3 delitinerario pseudorotacional. Por otra parte, nuestro interés en la sintesis de tiolactonas surgió de ladiversidad de aplicaciones en síntesis asimétrica de los anillos lactónicos de 5miembros, en particular de la D-ribono-l,4-lactona, utilizada como precursora denumerosos productos naturales. Se ha descripto el uso de ésta para la construcciónde estructuras cíclicas y acíclicas, de ciclopentenonas quirales empleadas en lapreparación de nucleósidos carbocíclicos y de sistemas oxabicíclicos relacionadosestructuralmente con las prostaciclinas. La 4-tio-D-ribono-1,4-lactona (193)constituiría un compuesto de partida conveniente para la síntesis de productosnaturales, o sus análogos azufrados. El análisis retrosintético de la 4-tio-D-ribono-l,4-lactona (193) sugería unprecursor con la configuración de C-4 invertida, por lo cual la L-lixono-l,4-lactonaresultaba un compuesto de partida conveniente. Puesto que ésta no es comercial, separtió de la L-gulono-l,4-lactona (196), la cual presenta la misma relaciónestereoquímica en todos los carbonos del anillo pero con un átomo de carbono másen la cadena lateral. Por di-O-isopropilidenación de 196 e hidrólisis regioselectiva seobtuvo la 2,3-O-isopropilidén-L-gulono-l,4-lactona (198), la cual se oxidó con IO4-para degradar la cadena lateral, con formación de un aldehído en C-5. Por reducciónquimioselectiva con NaBH3CN a pH 4 se obtuvo la 2,3-O-isopropilidén-L-lixono1,4-lactona (203), cuyo HO-5 se derivatizó como tosilato. La 2,3-O-isopropilidén-5- O-(p-toluensulfonil)-L-lixono-1,4-lactona (204) reaccionó con NaMeO, el cualindujo la apertura del anillo lactónico por ataque al carbonilo para dar el éstermetílico. Simultáneamente el HO-4 desplazó al tosilato de C-5, originando el 4,5-epóxido 205. Este compuesto se convirtió, por reacción con tiourea, en el 4,5-epitioderivado 206, con inversión de la configuración del C-4 (serie D-ribo). Elpaso siguiente consistió en la apertura regioselectiva del anillo tiirano por acción deun nucleófilo sobre el C-5 de manera que el grupo S- generado promoviera latiolactonización. Así, por reacción con KOAc-HOAc en DMF se obtuvo la 5-O-acetil-2,3-()-isopropilidén-4-tio-D-ribono-l,4-lactona (207), y por hidrólisis ácidade los grupos protectores, la 4-tío-D-ribono-l,4-lactona (193), con un rendimientototal del 20% a partir de 196 (37% a partir de 200). Con el propósito de verificar si la metodología empleada anteriormente podíaextenderse a la síntesis de otras tiolactonas, se procedió a sintetizar la 4-tio-L-lixono-l,4-lactona (209) a partir de D-ribono-l,4—lactona (60). La tiolactona deconfiguración lixo resultaba además de interés porque difiere de su diastereoisómera 193 en la configuración de C-4, y es este carbono el que actúa como centroestereogénico en numerosas síntesis asirnétricas que emplean aldonolactonas comoprecursores quirales. Por tratamiento de la 2,3-()-isopropilidén-5-O-(p-toluensulfonil)—D-ribono1,4-lactona (82) con NaMeO se obtuvo el derivado oxirano 212. El epóxido de 212se convirtió en el tiirano 213 por reacción con tiourea. En este proceso se produjoinversión de C-4, y en el paso siguiente el metil 4,5-didesoxi-4,5-epitio-2,3-O-isopropilidén-L-lixonato de metilo (213) experimentó apertura del anillo tiirano ytiolactonización por calentamiento con KOAc-DMF, para dar la 5-0-acetil-2,3-O-isopropilidén-4-tio-L-lixono-1,4-lactona (214). Por remoción de los gruposprotectores se obtuvo la 4-tio-L-lixono-1,4-lactona (209), con un rendimiento del 32% a partir de 60. Los derivados 2,3-insaturados de aldonolactonas, denominados comúnmentebutenólidos (2-butén-4-ólidos) son compuestos versátiles de amplio uso en síntesis. Por ello, se planteó como última meta de este trabajo la obtención de 2-butén-4-tiólidos a partir de las tioaldonolactonas preparadas previamente. En primera instancia se procedió a proteger selectivamente el hidroxiloprimario de las tiolactonas 193 y 209, empleándose al ter-butildifenilsilano comogrupo protector. Se aplicaron luego las siguientes reacciones a los derivados 5-0-sililados 220 y 225, con la finalidad de convertir en un doble enlace al sistema diolde C-2, C-3: i) tratamiento con N,N-dimetilfonnamida dimetil acetal, seguido de la eliminacióndel anillo 2-dimetilamino-l,3-dioxolano de 221 y 228 por pirólisis con Ac2O, o porformación de la sal de amonio cuatemaria (por tratamiento con Mel) y posteriorpirólisis.ii) preparación de los tionocarbonatos 222 y 226, y eliminación reductiva con Ni-Raney;iii) síntesis de los derivados 2,3-di-O-acetilado (233) y 2,3-di-O-benzoilado (234)para realizar una eliminación con Sml2. Mediante los procedimientos ii) y iii) se obtuvieron los derivadostiobutenólidos 223 y 227 con rendimientos aceptables. El poder rotatorio de estosproductos resultó, como era de esperar, de signo contrario y de aproximadamente elmismo valor. Sin embargo, el valor absoluto del poder rotatorio registrado resultaballamativamente bajo si se comparaba con el de butenólidos análogos oxigenados,sugiriendo racemización durante la eliminación. Se intentó determinar la purezaóptica de 223 y 227 mediante métodos fisicos (ccd con selector quiral ydesplazamiento de las señales de RMN-'H por complejos de lantánidos con ligandosquirales), pero los resultados no fueron concluyentes. Se recurrió entonces a unatransformación química, procediéndose a hidrogenar (Pd/C) los tiobutenólidos 223 y 227, pero también en este caso el valor absoluto del poder rotatorio de las 2,3-didesoxi-l,4-tiolactonas obtenidas (224 Consulte el resumen completo en el documento.Fil: Zunszain, Patricia Ana. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina

Design and synthesis of irreversible inhibitors of foot-and-mouth disease virus 3C protease.

Foot-and-mouth disease virus (FMDV) causes a highly infectious and economically devastating disease of livestock. The FMDV genome is translated as a single polypeptide precursor that is cleaved into functional proteins predominantly by the highly conserved viral 3C protease, making this enzyme an attractive target for antiviral drugs. A peptide corresponding to an optimal substrate has been modified at the C-terminus, by the addition of a warhead, to produce irreversible inhibitors that react as Michael acceptors with the enzyme active site. Further investigation highlighted key structural determinants for inhibition, with a positively charged P2 being particularly important for potency. © 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved

Time to flourish: designing a coaching psychology programme to promote resilience and wellbeing in postgraduate students

Background: Poor mental health within the student population has become increasingly prevalent, with research suggesting that these figures are set to rise rapidly in the coming years. In this context, the search for evidence-based strategies to equip university students with the necessary skills to improve levels of resilience and wellbeing has become paramount. Objectives: To describe the results of a pilot run of ‘Time to Flourish: Achieving your Potential’, a coaching psychology programme designed to enhance wellbeing and help prevent mental health issues in university students. Method: The programme was based on the integrative cognitive-behavioural coaching model and delivered in 10 x 2-hour sessions to taught postgraduate students in the Institute of Psychiatry, Psychology and Neuroscience at King’s College London, between October 2018 and February 2019. Results: Students’ appraisal of the pilot suggested that it was effective in teaching them important practical tools for an enhanced experience of living, within and outside academia. Conclusions: Based on these students’ feedback, an updated version can now be formulated, which will allow an evidence-based evaluation of its effectiveness

Covid-19 and Mental Health: Could Visual Art Exposure Help?

A worldwidemental health crisis is expected, as millions worldwide fear death and disease while being forced into repeated isolation. Thus, there is a need for new proactive approaches to improve mental resilience and prevent mental health conditions. Since the 1990s, art has emerged as an alternative mental health therapy in the United States and Europe, becoming part of the social care agenda. This article focuses on how visual esthetic experiences can create similar patterns of neuronal activity as those observed when the reward system is activated. The activation of the reward structures could have a stress buffering effect, given the interdependence observed between the reward and stress systems. Therefore, could visual esthetic experiences stimulate mental resilience? And if this were the case, could art-based interventions be offered for mental health in the context of COVID-19 and beyond

Glucocorticoids prime the inflammatory response of human hippocampal cells through up-regulation of inflammatory pathways

Increased pro-inflammatory cytokines and an overactive hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis have both been implicated in the pathogenesis of depression. However, these explanations appear contradictory because glucocorticoids are well recognised for their anti-inflammatory effects. Two hypotheses exist to resolve this paradox: the mediating presence of glucocorticoid receptor resistance, or the possibility that glucocorticoids can potentiate inflammatory processes in some circumstances. We sought to investigate these hypotheses in a cell model with significant relevance to depression: human hippocampal progenitor cells. We demonstrated that dexamethasone in vitro given for 24 hours and followed by a 24 hours rest interval before an immune challenge potentiates inflammatory effects in these neural cells, that is, increases the IL-6 protein secretion induced by stimulation with IL-1\u3b2 (10 ng/mL for 24 hours) by + 49% (P < 0.05) at a concentration of 100 nM and by + 70% (P < 0.01) for 1 \u3bcM. These effects are time- and dose-dependent and require activation of the glucocorticoid receptor. Gene expression microarray assays using Human Gene 2.1st Array Strips demonstrated that glucocorticoid treatment up-regulated several innate immune genes, including chemokines and Nod-like receptor, NLRP6; using transcription factor binding motifs we found limited evidence that glucocorticoid resistance was induced in the cells. Our data suggests a mechanism by which stress may prime the immune system for increased inflammation and suggests that stress and inflammation may be synergistic in the pathogenesis of depression

2-Chloro­pyrimidin-4-amine

In the title pyrimidine derivative, C4H4ClN3, the 2-chloro and 4-amino substituents almost lie in the mean plane of the pyrimidine ring, with deviations of 0.003 (1) Å for the Cl atom, and 0.020 (1) Å for the N atom. In the crystal, molecules are linked via pairs of N—H⋯N hydrogen bonds, forming inversion dimers. These dimers are further linked via N—H⋯N hydrogen bonds, forming an undulating two-dimensional network lying parallel to (100)

The Sri Lankan twin registry biobank: South Asia's first twin biobank

Introduction: Biobanks are a valuable resource for creating advancements in science through cutting-edge omics research. Twin research methods allow us to understand the degree to which genetics and environmental factors contribute to health outcomes. Methods: The Sri Lankan Twin Registry biobank (SLTR-b) was established in 2015 as part of Colombo Twin and Singleton Follow-up Study. Venous blood and urine were collected from twins and comparative sample of singletons for clinical investigations and biobanking. Results: The SLTR-b currently houses 3369 DNA and serum samples. Biobank specimens are linked to longitudinal questionnaire data, clinical investigations, anthropometric measurements, and other data. Discussion: The SLTR-b aims to address gaps in health and genetics research. It will provide opportunities for academic collaborations, local and international, and capacity building of future research leaders in twin and omics research. This paper provides a cohort profile of the SLTR-b and its linked data, and an overview of the strategies used for biobanking