Name: free radicals in chemical biology: from chemical behavior to biomarker development
Uploaded: 2013-04-15T13:00:00
Duration: 14 min 22 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Free Radicals in Chemical Biology: from Chemical Behavior to Biomarker Development at JoVE.com

Финансовая поддержка со стороны Ministero dell&#39;Istruzione, dell&#39;Universita делла Ricerca (PRIN-2009K3RH7N_002) и Мари Кюри Intra-Европейского Содружества (CYCLOGUO-298555), а также спонсорство COST Action CM0603 на &quot;Свободные радикалы в химической биологии и COST Action CM1201 на &quot;Biomimetic Радикальная химия&quot; с благодарностью.

<ol>
	<li>Ferreri, C., Chatgilialoglu, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Membrane+lipidomics+and+the+geometry+of+unsaturated+fatty+acids:+from+biomimetic+models+to+biological+consequences.">Membrane lipidomics and the geometry of unsaturated fatty acids: from biomimetic models to biological consequences.</a> Methods Molecular Biology. 579, 391-412 (2009).</li><li>Chatgilialoglu, C., Ferreri, C., Terzidis, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Purine+5',8-cyclonucleoside+lesions:+chemistry+and+biology.">Purine 5',8-cyclonucleoside lesions: chemistry and biology.</a> Chemical Society Reviews. 40 (3), 1368-1382 (2011).</li><li>Chatgilialoglu, C., Ferreri, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Radiation-induced+reductive+modifications+of+sulfur-containing+amino+acids+within+peptides+and+proteins.">Radiation-induced reductive modifications of sulfur-containing amino acids within peptides and proteins.</a> Journal of Proteomics. 74 (11), 2264-2273 (2011).</li><li>Chatgilialoglu, C., Ferreri, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Trans+lipids:+the+free+radical+path.">Trans lipids: the free radical path.</a> Accounts Chemical Research. 38 (6), 441-448 (2005).</li><li>Melchiorre, M., Torreggiani, A., Chatgilialoglu, C., Ferreri, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lipid+markers+of+geometrical+radical+stress:+synthesis+of+mono-trans+cholesteryl+esters+isomers+and+detection+in+human+plasma.">Lipid markers of geometrical radical stress: synthesis of mono-trans cholesteryl esters isomers and detection in human plasma.</a> Journal of the American Chemical Society. 133 (38), 15184-15190 (2011).</li><li>Wang, J., Yuan, B., Guerrero, C., Bahde, R., Gupta, S., Wang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantification+of+Oxidative+DNA+Lesions+in+Tissues+of+Long-Evans+Cinnamon+Rats+by+Capillary+High-Performance+Liquid+Chromatography-Tandem+Mass+Spectrometry+Coupled+with+Stable+Isotope-Dilution+Method.">Quantification of Oxidative DNA Lesions in Tissues of Long-Evans Cinnamon Rats by Capillary High-Performance Liquid Chromatography-Tandem Mass Spectrometry Coupled with Stable Isotope-Dilution Method.</a> Analytical Chemistry. 83 (6), 2201-2209 (2011).</li><li>Boussicault, F., Kaloudis, P., Caminal, C., Mulazzani, Q. G., Chatgilialoglu, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+fate+of+C5'+radicals+of+purine+nucleosides+under+oxidative+conditions.">The fate of C5' radicals of purine nucleosides under oxidative conditions.</a> Journal of the American Chemical Society. 130 (26), 8377-8385 (2008).</li><li>Ferreri, C., Kratzsch, S., Brede, O., Marciniak, B., Chatgilialoglu, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Trans+lipids+formation+induced+by+thiols+in+human+monocytic+leukemia+cells.">Trans lipids formation induced by thiols in human monocytic leukemia cells.</a> Free Radicals Biology &amp; Medicine. 38 (9), 1180-1187 (2005).</li><li>Zambonin, L., Ferreri, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Occurrence+of+trans+fatty+acids+in+rats+fed+a+trans-free+diet:+a+free+radical-mediated+formation.">Occurrence of trans fatty acids in rats fed a trans-free diet: a free radical-mediated formation.</a> Free Radicals Biology &amp; Medicine. 40 (9), 1549-1556 (2006).</li><li>Puca, A. A., Andrew, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fatty+acids+profile+of+erythrocyte+membranes+as+possible+biomarker+of+longevity.">Fatty acids profile of erythrocyte membranes as possible biomarker of longevity.</a> Rejuvenation Research. 11 (1), 63-72 (2008).</li><li>Belmadoui, N., Boussicault, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Radiation-induced+formation+of+purine+5',8-cyclonucleosides+in+isolated+and+cellular+DNA:+high+stereospecificity+and+modulating+effect+of+oxygen.">Radiation-induced formation of purine 5',8-cyclonucleosides in isolated and cellular DNA: high stereospecificity and modulating effect of oxygen.</a> Organic &amp; Biomolecular Chemistry. 8 (14), 3211-3219 (2010).</li><li>Chatgilialoglu, C., Bazzanini, R., Jimenez, L. B., Miranda, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=(5'S)-+and+(5'R)-5',8-cyclo-2'-deoxyguanosine:+mechanistic+insights+on+the+2'-deoxyguanosin-5'-yl+radical+cyclization.">(5'S)- and (5'R)-5',8-cyclo-2'-deoxyguanosine: mechanistic insights on the 2'-deoxyguanosin-5'-yl radical cyclization.</a> Chemical Research in Toxicology. 20 (12), 1820-1824 (2007).</li><li>Wang, J., Clauson, C. L., Robbins, P. D., Niedernhofer, L. J., Wang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+oxidative+DNA+lesions+8,5'-cyclopurines+accumulate+with+aging+in+a+tissue-specific+manner.">The oxidative DNA lesions 8,5'-cyclopurines accumulate with aging in a tissue-specific manner.</a> Aging Cell. 11 (4), 714-716 (2012).</li><li>Ferreri, C., Chatgilialoglu, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+fatty+acid-based+functional+lipidomics+in+the+development+of+molecular+diagnostic+tools.">The role of fatty acid-based functional lipidomics in the development of molecular diagnostic tools.</a> Expert Review of Molecular Diagnostics. 12 (7), 767-780 (2012).</li></ol>

Нет конфликта интересов объявлены.

Преобразование естественных СНГ ненасыщенных жирных кислот в геометрической транс-изомеров является преобразование связано с производством радикальных напряжения в биологической среде. Сотовые мембранных липидов, которые содержат жирные кислоты, являются соответствующие биологические мишени для радикального стресса и мы сначала изучили эндогенных цис-транс-изомеризации фосфолипидов в клеточных культурах, животных и людей оценке аналитической протоколов в каждом конкретном случае. 8-10 Мы показали, что эта трансформация может происходить с помощью различных S-содержащих соединений, в том числе тиолы, тиоэфиры и дисульфиды, которые под разными радикальными условиях стресса способны генерировать тиильных радикалов, т.е. изомеризации агента (рис. 3). В примере, приведенном в данной статье основное внимание уделяется классу эфиров холестерина, которые представляют собой известную долю липидов плазмы, собственно, участвующих в метаболизме липопротеина. Эфирную связь между жирными кислотами и чоlesterol в синтезируются передачи жирных кислот с позиции 2 из глицерина фрагмент фосфатидилхолина на холестерин, шаг катализируется ферментом ацил холестерина лецитин трансферазы (LCAT). Таким образом, плазма эфиров холестерина строго связаны с мембранной оборот липидов, и содержат относительно высокий процент полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) обычно присутствует в фосфатидилхолины, то есть линолевая и арахидоновая кислоты. Липопротеинов формировании участвует в сердечно-сосудистых и метаболических заболеваний. Реакционной способности природных эфиров холестерина со свободными радикалами может произойти в двойных связей линолеат и арахидоната остатки, которые могут быть преобразованы в соответствующие транс-геометрические изомеры (см. рисунок 1 для структур). Характеристика транс холестерина содержание эфира в биологических образцах интересно биомаркеров развития. Косвенная методика состоит из преобразований cholesteryл эфиров изолирован от плазмы в соответствующие метиловые эфиры жирных кислот (FAME) и разделения по протоколам газовой хроматографии. В этом случае калибровки стандартные ссылки цис-и транс метиловых эфиров жирных кислот осуществляется для того, чтобы позволить количественного транс содержание в образцах. На основании аналитического исследования, проведенные на холестерина библиотеки эфир, мы предложили применить также метод, основанный на спектроскопии комбинационного рассеяния света, что может быть осуществлено непосредственно на холестерина фракции эфира изолирован от плазмы, без дальнейших производных в соответствующие FAME (см. рис 2 и 9). Стоит отметить, что до сих пор ни одного успешного методы описаны в отдельном цис-и транс-изомеры жирных кислот, содержащих липиды ВЭЖХ, так как вместо описывается гидроперекисей эфира холестерина. До сих пор косвенным методом газовой хроматографии-прежнему является наилучшим доступным методом до сих пор. По этому методу первые количественные evaluвиях работа моно-транс содержания, полученных от эфиров холестерина изолированных из плазмы здоровых испытуемых не было. Использование пламени ионизационный детектор (ПИД) предел обнаружения удовлетворительное (частей на миллиард) и наномолярных количества соединений были обнаружены. 5. С различными системами обнаружения этот предел может быть даже снижена. Влияние ионизирующего излучения на эфиров холестерина является вопросом дальнейших исследований, будь то линейный отклик получается по отношению к принятой дозы. В качестве второго примера мы выбрали модифицированных нуклеозидов, которые могут быть получены повреждения свободными радикалами ДНК. Гидроксильных радикалов (HO •), как известно, наиболее вредных активных форм кислорода (ROS) по их способности вызывать химические изменения в ДНК. Один или несколько очагов могут возникнуть на ДНК, что в эукариотических клетках находится в ядре и митохондриях. Выявление и измерение основных классов генерируются окислительные повреждения ДНК требует approprИАТЭ молекулярные библиотеки для того, чтобы создать аналитическую протоколов. Мы сосредоточили наши интересы на самых маленьких тандеме поражений, которые являются пуриновые 5 &#39;,8-цикло-2 &quot;-дезоксирибонуклеозиды, имеющие дополнительные ковалентная связь между базой и сахаров создан свободных радикалов. Соединения 5 &#39;,8-цикло-2 &quot;-дезоксиаденозин и 5&#39; ,8-цикло-2&quot;-дезоксигуанозина существующих в 5&#39;R и 5&#39;S диастереомерные формы (рис. 5). Их потенциал, чтобы стать свободными радикалами маркеров стресса вопрос фундаментальных исследований. 2 Действительно, если ДНК подвергается HO • радикальной абстракции водорода из положения C5 &#39;сахарной является одним из возможных событий, приведших к образованию этих тандеме поражений. Пурин 5 &#39;,8-cyclonucleosides может быть измерена как сумма диастереомеры по HPLC-MS/MS в ферментативно расщепляют γ-облученных образцов ДНК от 1 до 12 поражениях / 10 6 нуклеозидов / Гр собирается форме отсутствии кислорода к физиологическому уровню кислорода яп тканей, диастереомерные отношение 5&#39;R / 5 бытия ~ 4 и ~ 3 для 5 &#39;,8-cdAdo и 5&#39; ,8-cdGuo, соответственно (рис. 11) 11. Стоит отметить, что отношения между дозой облучения и 5 &#39;,8-cdAdo и 5&#39; ,8-cdAdo поражения обнаружены в клеточной ДНК далека от понимания. Единственный эксперимент, основанный на 2kGy облучения сообщили в экспериментальном не может считаться убедительным 11. Дальнейшие эксперименты такого рода и аналитического количественного из четырех поражений необходимы для определения таких отношений. Обнаружение этих поражений и более популярным окислительных превращений (например, 8-оксо-2&#39;-дезоксигуанозина, 8-oxodGuo) являются вопросом интенсивные исследования, подтверждающие важность и поражений во время окислительного метаболизма. 6,13 использованием высокоэффективной жидкостной хроматографии -MS/MS (тройной квадрупольный) имеет предел обнаружения близко к 30fmol для всех четырех поражениях. Последние усовершенствования утверждал, что достичь пределов обнаружения attomol уровней прибора произвоССВ. На основе самых последних литературе, 6 аналитические процедуры должны включать надлежащую очистку образца и обогащение в целях удовлетворения пределы обнаружения MS / MS / MS (ионной ловушки) или MS / MS (тройной квадрупольный), используемых в нашем случае. Bio-вдохновил синтетических процедур соединений 1-4 были разработаны, начиная с 8-bromopurine производных под или фотолиза. 7,12 Эти процедуры предусматривают радикальных реакций каскада, который имитирует механизм повреждения ДНК формирования 5 &#39;,8-cdAdo и 5&#39; ,8-cdGuo поражений. С биологической точки зрения, было установлено, что эти повреждения накапливаются с возрастом в тканях-специфическим образом (печень&gt; почки&gt; мозг), что свидетельствует о механизмах репарации ДНК недостаточно для сохранения генетического материала из этих поражений 13. Действительно, эксцизионной репарации нуклеотидов (НКО) является единственным путем в настоящее время определены для ремонта этих повреждений 2. Эти два классаэс-соединений показаны на рисунках 1 и 5 не являются коммерчески доступные на данный момент, однако к синтетической стратегии описаны в литературе не было бы трудно подготовить эти соединения для коммерческого использования. Междисциплинарный подход, предоставляемый исследования химической биологии не только имеет огромное значение в выявлении новых механизмов, происходящих в биологической среде, но и дает основной вклад в открытие биомаркеров и диагностических средств, в конечном счете, чего новинка в сфере здравоохранения и стратегии профилактики 14. химические вклад необходим для успешного развития молекулярной медицины, создания интегрированных платформ и панелей для метаболического профилирования которая, как ожидается, позволит оптимально рационализации разработки мер вмешательства, либо терапевтические и питательные, что снижает неопределенность и неудач, когда они могут быть предсказуемым.

Реакционная способность свободных радикалов показал свою огромную важность для многих биологических явлений, в том числе старение и воспаление. В настоящее время она становится все более и более очевидно, что разъяснение каждого химического шаг, участвующих в этой реактивности необходима для того, чтобы понять основные механизмы и предусматривают эффективные стратегии для управления свободными радикалами и ремонта повреждений. Вклад от химических исследований является основополагающим, но прямого исследования в биологической среде может быть трудно, так как наложение различных процессов усложняет и возмущает изучение результатов и соответствующие выводы. Таким образом, стратегия моделирования свободно-радикальных реакций в биологически связанной условиях стало важным шагом в исследовании химических механизмов в биологии. В последнее десятилетие наша группа разработала модели свободно-радикальных процессов в рамках биомиметических условиях. В частности, мы Envisaged биологически значимых преобразований ненасыщенных жирных кислот, нуклеозидов, и серосодержащих аминокислот и положить их в треке быть оценены и утверждены в качестве биомаркеров состояния здоровья. 1-4 Наш общий подход состоит из трех модулей: <ul><li> Органический синтез, который обеспечивает доступ к соответствующим образом изменены биомолекул. Синтетических план может быть также разработан с целью имитации свободно-радикальных процессов, происходящих в биологической среде, таким образом, условия применения способны имитировать биологические процессы интерес, который является принцип биомиметических радикальной химии. В биомиметических модели реакционной средой является вода или гетерогенной среде в связи с сосуществованием гидрофильных и гидрофобных отсеков. Преимущество работы с биомиметических модели является наличие упрощенной среде с известной реакцией партнеров, где реактивность и продуктов могут быть рассмотрены более подробно, возможно, открытиепути романа химических веществ. С этого шага механистической и кинетические информация может быть получена; </li><li> Очистка, анализа и характеристика продукции, обеспечивая структурную и химическую информацию модифицированных биомолекул в целях организации молекулярно библиотек и облегчение recognition.in более сложные биологические среды. Протоколы устанавливаются также с учетом решения сложных смесей соединений, таких как полученные из биологических образцов; </li><li> Биомаркеров развития с использованием биологических образцов, полученных либо в пробирке эксперименты на клеточных культурах, так и в естественных условиях исследования животных и людей. Протоколов, разработанных в биомиметических моделей затем наносят на комплексном анализе образцов, предусмотреть свободный радикальных преобразований в различных условиях. Молекулярная библиотеки разработан синтез имеют огромную помощь открытий науки о жизни. Информация, собранная на свободные радикальные преобразования GIVэлектронной возможность выяснить, ремонт и стратегии профилактики. Базы данных результаты могут быть использованы для тщательной оценки многофакторного анализа биомаркеров значения, а также возможных сопутствующих факторов. </li></ul> Мы выбрали два класса соответствующие биомаркеры в аккредитации такого подхода: эфиров холестерина и пуриновых 5 &#39;,8-цикло-2 &quot;-дезоксирибонуклеозиды.

<table border="1">
<tbody>
 <tr>
 <td></td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td>MATERIALS</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Cholesteryl linoleate &ge;98%</td>
 <td>Sigma-Aldrich</td>
 <td>C0289-100 mg</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Cholesteryl arachidonate&ge;95% </td>
 <td>Sigma-Aldrich</td>
 <td>C8753-25mg</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td> 2-mercaptoethanol</td>
 <td>Sigma-Aldrich</td>
 <td>M6250-100 ml</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td> 2-propanol</td>
 <td>Sigma-Aldrich</td>
 <td>34965-1L</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td> Methanol 215 SpS </td>
 <td>Romil</td>
 <td> H409-2,5 L</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td> Ethanol</td>
 <td>Sigma-Aldrich</td>
 <td>02860-2.5L</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td> Chloroform SpS</td>
 <td>Romil</td>
 <td>H135 2,5 L</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td> n-Hexane 95% SpS</td>
 <td>Romil</td>
 <td> H389 2,5 L</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td> Acetonitrile 230 SpS</td>
 <td>Romil</td>
 <td>H047 2,5 L</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td> Dichloromethane SpS</td>
 <td>Romil</td>
 <td>H2022,5 L</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td> Carbon tetrachloride</td>
 <td>Sigma-Aldrich</td>
 <td>107344-1L </td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td> Sodium iodide</td>
 <td>Sigma-Aldrich</td>
 <td>383112-100G</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td> Sodium hydrogen carbonate</td>
 <td>Carlo Erba</td>
 <td>478536-500 g </td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td> Diethyl ether</td>
 <td>Sigma-Aldrich</td>
 <td> 309966-1L</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td> NaCl</td>
 <td>Sigma-Aldrich</td>
 <td>S7653-5KG</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td> NaOH solid</td>
 <td>Sigma-Aldrich</td>
 <td>221465-25G</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td> NH4OH sol. 28%-30%</td>
 <td>Sigma-Aldrich</td>
 <td>221228-1L-A</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td> Acetic acid</td>
 <td>Sigma-Aldrich</td>
 <td>320099-500ML</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td> Ammonium Cerium(IV)sulfate dihydride</td>
 <td>Sigma-Aldrich</td>
 <td>221759-100G</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td> Ammonium Molybdate tetrahydrate</td>
 <td>Sigma-Aldrich</td>
 <td>A7302-100G</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td> Sulfuric Acid 95%-98%</td>
 <td>Sigma-Aldrich</td>
 <td>320501-1L</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td> Silver Nitrate</td>
 <td>Sigma-Aldrich</td>
 <td>209139-25G</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td> Sodium sulfate anhydrous</td>
 <td>Sigma-Aldrich</td>
 <td>238597-500G</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td> Nuclease P-I from penicillium citrinum</td>
 <td>Sigma-Aldrich</td>
 <td>N8630-1VL</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td> Phosphodiesterase II type I-sa </td>
 <td>Sigma-Aldrich</td>
 <td>P9041-10UN</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td> Erythro-9-(2-hydroxy-3-nonyl)adenine, hc</td>
 <td>Sigma-Aldrich</td>
 <td>E114-25MG</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td> Phosphatase alkaline type VII-t from*bov</td>
 <td>Sigma-Aldrich</td>
 <td>P6774-1KU</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td> Phosphodiesterase I type VI</td>
 <td>Sigma-Aldrich</td>
 <td>P3134-100MG</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td> Deoxyribonuclease II type IV from*porcin</td>
 <td>Sigma-Aldrich</td>
 <td>D4138-20KU</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td> Trizma(r) base, biotechnology performanc ce</td>
 <td>Sigma-Aldrich</td>
 <td>T6066-100G</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td> EDTA</td>
 <td>Sigma-Aldrich</td>
 <td>E1644-100G</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td> Succinic acid bioxtra</td>
 <td>Sigma-Aldrich</td>
 <td>S3674-250G</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td> Calcium chloride</td>
 <td>Sigma-Aldrich</td>
 <td>C5670-100G</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td> Formic acid, 98 %</td>
 <td>Sigma-Aldrich</td>
 <td>06440-100ML</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td> Amicon Ultra-0.5 Centrifugal Filter Unit with Ultracel-3 membrane</td>
 <td>Millipore</td>
 <td>UFC500324</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td> 8-Bromo-2'-deoxyguanosine</td>
 <td>Berry &amp; Associates</td>
 <td>PR3290-1 g</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td> 8-Bromo-2'-deoxyadenosine</td>
 <td>Berry &amp; Associates</td>
 <td>PR3300-1 g</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td> Sodium iodide</td>
 <td>Sigma-Aldrich</td>
 <td>383112-100G</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td> Sodium hydrogen carbonate</td>
 <td>Carlo Erba</td>
 <td>478536-500 g </td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td> 2'-deoxyguanosine:H2O (U-15N5, 96-98%)</td>
 <td>Cambridge Isotope Laboratories, Inc</td>
 <td>CILNLM-3899-CA-0.1</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td> 2'-deoxyadenosine (U-15N5, 98%) 95%+ CHEMICAL PURITY</td>
 <td>Cambridge Isotope Laboratories, Inc</td>
 <td>CILNLM-3895-0.1</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td> Nitrous oxide (N2O) </td>
 <td>Air Liquide </td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td> Deoxyribonucleic acid from calf thymus</td>
 <td>Sigma Aldrich</td>
 <td>D4522-5MG</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td></td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td>EQUIPMENT</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>60Co-Gammacell</td>
 <td>AECL- Canada </td>
 <td>220</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Immersion well reaction medium pressure 125 watts </td>
 <td>Photochemical reactors ltd</td>
 <td>Model 3010</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Evaporating flask 250 ml</td>
 <td>Heidolph</td>
 <td>P/N NS 29/32 514-72000-00</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Luna 5 &mu;m C18(2) 100 &Aring;, LC Column 250 x 4.6 mm </td>
 <td>Phenomenex</td>
 <td>00A-4252-E0 </td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Alltima C8 Column 250 x 10 mm 5 &mu;m</td>
 <td>Grace</td>
 <td>88081</td>
 <td>Semipreparative</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>SecurityGuard Kit</td>
 <td>Phenomenex</td>
 <td>KJ0-4282</td>
 <td>Analytical holder kit and accessories</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Holder for 10.0 mm ID cartridges</td>
 <td>Phenomenex</td>
 <td>AJ0-7220</td>
 <td>Semipreparative holder </td>
 </tr>
 <tr>
 <td>10.0 mm ID cartridges </td>
 <td>Phenomenex</td>
 <td>AJ0-7221 </td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>High-performance liquid chromatography (HPLC) </td>
 <td>Agilent</td>
 <td>1100</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>LC/MS/MS </td>
 <td>Applied Biosystems</td>
 <td>4000QTRAP System</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Tandem mass ESI spectrometer </td>
 <td>(Bruker Daltonics) </td>
 <td>Esquire 3000 plus </td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Vial 2-4 ml </td>
 <td>SUPELCO </td>
 <td>Cod 27516</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Vial 4 ml </td>
 <td>SUPELCO </td>
 <td>Cod 27517</td>
 <td></td>
 </tr>
</tbody>
</table>

free radicals in chemical biology: from chemical behavior to biomarker development

Участие свободных радикалов в науках о жизни постоянно растет с течением времени и был подключен к ряду физиологических и патологических процессов. Эта тема включает в себя различные научные области, простирающиеся от физической, биологической и биоорганической химии с биологией и медициной, с приложениями к улучшению качества жизни, здоровья и старения. Многопрофильная навыки, необходимые для полного расследования многих аспектах радикальные процессы в биологической среде и химических знаний играет решающую роль в открытии основных процессов и механизмов. Мы разработали подход химической биологии возможность подключения свободных радикалов химической активности с биологическими процессами, предоставление информации о механистической путей и продукты. Суть этого подхода заключается в разработке биомиметических модели для изучения поведения биомолекул (липидов, нуклеиновых кислот и белков) в водных системах, получение понимание реакции путей, а такжес создания молекулярно библиотек свободных радикалов продуктов реакции. Этот контекст может быть успешно использован для биомаркеров открытие и примеры приведены с двумя классами соединений: моно-транс-изомеров эфиров холестерина, который синтезируется и используется в качестве ссылки для обнаружения в плазме крови человека, и пуриновых 5 &#39;,8-цикло-2 &#39;-дезоксирибонуклеозиды, подготовлены и использованы в качестве ссылки в протокол для обнаружения таких повреждений в ДНК образцов, после ионизирующего излучения или полученные из разных заболеваний.

Процесс изомеризации была описана в частности, для эфиров холестерина получая моно-транс-изомеров линолевой и арахидоновой кислоты показано на рисунке 1 в качестве первых продуктов этой атаки, которые могут возникнуть в условиях свободных радикалов напряжения в биологической среде 5. На рисунке 3 химический механизм, участвующих в цис-транс-изомеризации двойной связью показано на рисунке. Радикальное указания источника в общем виде, чтобы позволить себе S-центре радикалов. В описанных протоколов радикальная источник ультрафиолетового света, который может сломать homolitically SH настоящее связи в молекуле тиола RSH. На рисунке 4 показаны три шага протокола для синтеза модифицированных класс липидов и их обнаружение в плазме крови человека: синтез представляет собой биомиметических свободных радикалов процесса, а также предоставляет в одном сосуде удобный вход в геометрическойrical изомеры, без каких-либо загрязнений позиционных изомеров с последующей очисткой и изоляцией протоколов. Некоторые аналитические методики могут быть использованы для высокочувствительного обнаружения транс-изомеров содержание и характеристика моно-транс библиотеки эфиров холестерина. В частности, спектроскопии комбинационного рассеяния света может быть осуществлена ​​непосредственно на холестерина фракции эфир без производных (см. Рисунок 2 и Рисунок 9). Второй пример касается пуринов 5 &#39;,8-цикло-2 &quot;-дезоксирибонуклеозиды, которые являются повреждения ДНК созданные атаки свободных радикалов на должность C5&#39; сахарной части и последующее образование ковалентной связи между сахаром и базы фрагментами. Четыре структур могут быть произведены, то есть 5 &#39;,8-цикло-2 &quot;-дезоксиаденозин и 5&#39; ,8-цикло-2&quot;-дезоксигуанозина, как существующие в 5&#39;R и 5&#39;S диастереомерные формы (рис. 5). На рисунке 6 тОн механизма реакции показано, что включает в себя фотолиза 8-bromopurine производных от 5 до получения соответствующего C8 радикальных 6, который абстрагируется внутримолекулярно атома водорода от позиции C5 &#39;выборочно предоставляя 2&#39;-deoxyadenosin-5-ил радикальных 7. Радикальные 7 подвергается циклизации с константой скорости в диапазоне 10 5 -10 6 с -1, 2 с последующим окислением гетероароматических радикальных 8 до получения окончательных продуктов 9. Реакция гидроксильных радикалов, порожденных радиолиза воды, с 2&#39;-дезоксиаденозина и 2&#39;-дезоксигуанозина (10) был обнаружен ок. 10% водорода абстракции от позиции C5 &#39;7. Наша химическая биология подход к библиотекам пуриновых 5 &#39;,8-цикло-2 &quot;-дезоксирибонуклеозиды (в том числе меченых соединений) показано на рисунке 7, с идентификацией этих поражений в олигонуклеотидов, а также в образцах ДНК, полученных из ваrious источников, таких как, например, обрабатывают в условиях ионизирующего излучения, как имитировать радикальных условиях стресса. На рисунке 8 типового оборудования фотореактора показано. Устройство позволяет при облучении соединений, растворенных в соответствующем растворителе. Она состоит из: а) реакционной камеры оборудованы входом для инертных газов (на дне) и два входа для выхода газа и для того реагентов; II) внутренние камеры, содержащей соответствующие ртутная лампа подключена к системе охлаждения и электрической энергии, которая вставляется в реакционную камеру через стекло сустава. <img alt="Рисунок 1" fo:content-width="6.5in" fo:src="/files/ftp_upload/50379/50379fig1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50379/50379fig1.jpg" /> Рисунок 1. Моно-транс-изомеров холестерина линолеат и арахидоната. <p class="jove_content" fo:keep-together.within-страница = &quot;Всегда&quot;&gt; <img alt="Рисунок 2" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50379/50379fig2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50379/50379fig2.jpg" /> Рисунок 2. Эфиров холестерина в сыворотке крови человека и прямой анализ моно-транс-изомеров по спектроскопии комбинационного рассеяния. <img alt="Рисунок 3" fo:content-width="4in" fo:src="/files/ftp_upload/50379/50379fig3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50379/50379fig3.jpg" /> Рисунок 3. Кроме того, ликвидация процесс, который приводит к цис-транс-изомеризация двойных связей по тиильных радикалов. <img src="/files/ftp_upload/50379/50379fig4.jpg" alt="Рисунок 4" /> Рисунок 4. Три шага протокола для развития моно-транс эфиров холестерина в качестве биомаркеров свободных радикалов стресс. <img alt="Рисунок 5" fo:content-width="6.5in" fо: SRC = &quot;/ files/ftp_upload/50379/50379fig5highres.jpg&quot; SRC = &quot;/ files/ftp_upload/50379/50379fig5.jpg&quot; /&gt; Рисунок 5. Четыре пуриновых 5 &#39;,8-цикло-2 &quot;-дезоксирибонуклеозид диастереоизомеров. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/50379/50379fig5large.jpg" target="_blank">Нажмите, чтобы увеличить показатель</a> . <img alt="Рисунок 6" fo:content-width="6.5in" fo:src="/files/ftp_upload/50379/50379fig6highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50379/50379fig6.jpg" /> Рисунок 6. Генерация C5 &#39;радикалов, либо путем фотолиза 5 или реакции 10 с HO • радикалы, и механизм пуриновых 5&#39; ,8-цикло-2 &quot;дезоксирибонуклеозид образования. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/50379/50379fig6large.jpg" target="_blank">Нажмите, чтобы увеличить показатель</a> . <img src="/files/ftp_upload/50379/50379fig7.jpg" alt="Рисунок 7" /> Рисунок 7. Протокол Fили идентификации некоторых радикальных основе повреждений ДНК, мтДНК: митохондриальная ДНК, нДНК: ядерная ДНК. <img src="/files/ftp_upload/50379/50379fig8.jpg" alt="Рисунок 8" /> Рисунок 8. Фотохимический реактор. <img src="/files/ftp_upload/50379/50379fig9.jpg" alt="Рисунок 9" /> Рисунок 9. Представитель спектра комбинационного рассеяния плазменных эфира холестерина. На вставке сравнении с конкретным регионом холестерина и холестерина линолеат моно-транс-изомеров линолевой кислоты. <img src="/files/ftp_upload/50379/50379fig10.jpg" alt="Рисунок 10" /> Рисунок 10. Представитель GC анализа FAME получены из плазмы эфиров холестерина. <img alt="Рисунок 11" fo:content-width="4.5in" fo:src="/files/ftp_upload/50379/50379fig11highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50379/50379fig11.jpg" /> &lt;сильная&gt; Рисунок 11. Представитель ВЭЖХ запустить содержащие 2&#39;-дезоксиаденозина и 2&#39;deoxyguanosine вместе с их окислительной и пуриновых 5 &#39;,8-цикло-2 &quot;-дезоксирибо нуклеозидов. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/50379/50379fig11large.jpg" target="_blank">Нажмите, чтобы увеличить показатель</a> .

Watch this Scientific Journal Video about Free Radicals in Chemical Biology: from Chemical Behavior to Biomarker Development at JoVE.com

Free Radicals in Chemical Biology: from Chemical Behavior to Biomarker Development

Радикальные основе биомиметических химии была применена к наращиванию библиотеки, необходимые для биомаркеров развития.

Свободные радикалы в химической биологии: от химического поведения в биомаркеров развития

The involvement of free radicals in life sciences has constantly increased with time and has been connected to several physiological and pathological ...

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Chemistry

Organic Chemistry

Unit 1

Radical Chemistry

Alkene Structure and Reactivity

SCIENTISTS IN ACTION

Isolation and Chemical Characterization of Lipid A from Gram-negative Bacteria

Выделение и химическая характеристика липида А из грамотрицательных бактерий

Lipopolysaccharide (LPS) is the major cell surface molecule of gram-negative bacteria, deposited on the outer leaflet of the outer membrane bilayer. LPS ...

A Guided Materials Screening Approach for Developing Quantitative Sol-gel Derived Protein Microarrays

Guided Скрининг Материалы подхода к разработке количественных полученных золь-гель Microarrays Белки

Microarrays have found use in the development of high-throughput assays for new materials and discovery of small-molecule drug leads. Herein we describe a ...

Preparation of Hydrophobic Metal-Organic Frameworks via Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition of Perfluoroalkanes for the Removal of Ammonia

Подготовка гидрофобные Металл-органических структур через плазмостимулированного отложение химического пара перфторалканов для удаления аммиака

Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) of perfluoroalkanes has long been studied for tuning the wetting properties of surfaces. For high ...

An Inverse Analysis Approach to the Characterization of Chemical Transport in Paints

Обратная Анализ подход к характеризации химической транспорта в красках

The ability to directly characterize chemical transport and interactions that occur within a material (i.e., subsurface dynamics) is a vital component in ...

Development of a Backbone Cyclic Peptide Library as Potential Antiparasitic Therapeutics Using Microwave Irradiation

Разработка Backbone циклический пептид библиотека как потенциал Противопаразитарные терапии Использование микроволнового облучения

Protein-protein interactions (PPIs) are intimately involved in almost all biological processes and are linked to many human diseases. Therefore, there is ...

Sequencing of Plant Wall Heteroxylans Using Enzymic, Chemical (Methylation) and Physical (Mass Spectrometry, Nuclear Magnetic Resonance) Techniques

Sequencing of Plant Wall Heteroxylans Using Enzymic, Chemical Methylation and Physical Mass Spectrometry, Nuclear Magnetic Resonance Techniques

Секвенирование растений стены Heteroxylans Использование ферментативной, химической (метилирование) и физический (масс-спектрометрия, ядерный магнитный резонанс) Методики

This protocol describes the specific techniques used for the characterization of reducing end (RE) and internal region glycosyl sequence(s) of ...

From Molecules to Materials: Engineering New Ionic Liquid Crystals Through Halogen Bonding

От молекул до материалы: Инжиниринг новых ионных кристаллов жидкости через галогенные склеивание

Herein, we demonstrate that a bottom-up approach, based on halogen bonding (XB), can be successfully applied for the design of a new type of ionic liquid ...

Preparation of Chitosan-based Injectable Hydrogels and Its Application in 3D Cell Culture

Подготовка на основе хитозана инъекционные гидрогелей и его применение в культуре клеток 3D

The protocol presents a facile, efficient, and versatile method to prepare chitosan-based hydrogels using dynamic imine chemistry. The hydrogel is ...

One-pot Microwave-assisted Conversion of Anomeric Nitrate-esters to Trichloroacetimidates

Один горшок Микроволновая печь помощь преобразование Anomeric нитрат-эфиры Trichloroacetimidates

The goal of the following procedure is to provide a demonstration of the one-pot conversion of a 2-azido-1-nitrate-ester to a trichloroacetimidate ...

Constructing Thioether/Vinyl Sulfide-tethered Helical Peptides Via Photo-induced Thiol-ene/yne Hydrothiolation

Строительство тиоэфиры/Винил сульфид-привязанный винтовой пептиды через фото-индуцированной тиоловых СВ/yne Hydrothiolation

Here, we describe a detailed protocol for the preparation of thioether-tethered peptides using on-resin intramolecular/intermolecular thiol-ene ...