1؉ -CO species and remains unchanged in the pD range 5.5-9.7 indicating that no structural change takes place at Cu B between these states. The implications of these results with respect to proton pathways in heme-copper oxidases are discussed.

Time-resolved step-scan Fourier infrared spectroscopy has been used to study the CO-bound cbb(3)-type cytochrome c oxidase from Pseudomonas stutzeri at room temperature. We observe a single band in the FTIR spectrum at 1956 cm(-1) (beta-form). The time-resolved data indicate that upon photolysis, CO is transferred from heme b(3) (nu(CO) = 1956 cm(-1)) to CuB (nu(CO) = 2064 cm(-1)). The decay of the 2065 cm(-1) peak (t(1/2) = 120 +/- 16 ms) and the development of the 1956 cm(-1) peak (t(1/2) = 144 +/- 8 ms ) suggest that formation of the Fe-CO complex is concurrent with the decay of the CuB-CO complex. The intensity ratio of the Fe-CO/CuB-CO (2.15) remains constant for all data points, and thus we conclude that no fraction of CO escapes the binuclear center at 293 K.

We report the first study of O 2 migration in the putative O 2 channel of cytochrome ba 3 and its effect to the properties of the binuclear heme a 3 -Cu B center of cytochrome ba 3 from Thermus thermophilus. The Fourier transform infrared spectra of the ba 3 Cytochrome ba 3 from Thermus thermophilus is a member of the large family of structurally related heme-copper oxidases (1, 2). It catalyzes both the four-electron reduction of O 2 to H 2 O, converting the energy of this reaction to a transmembrane proton motive force, and the two-electron reduction of NO to N 2 O (1-4). Based on the crystal structure, the enzyme contains a homodinuclear copper (Cu A ), a low-spin heme b, and a heme a 3 -Cu B binuclear center (1). The ba 3 -oxidase retains the electron transport chain functional under low oxygen concentration in the medium. In both structurally characterized aa 3 -type heme-copper oxidases, three possible O 2 channels have been suggested (5, 6). One of them leads from a trapped lipid pocket in subunit III to the active site and contains Glu-278 (Paracoccus denitrificans numbering), a residue near Cu B (5, 6). In the presence of three O 2 channels in aa 3 -type oxidases, it is not known yet whether a facilitated oxygen channel is necessary, because the O 2 concentrations normally far exceed the O 2 affinity of the enzyme; thus, excess O 2 would not be rate-limiting. The proposed oxygen input channel in ba 3 contains Ile-235 instead of Glu-278 (conserved to aa 3 oxidases), which optimizes the formation of a hydrophobic pore (1, 2). The evolutionary development of an optimized oxygen channel is appropriate for organisms such as T. thermophilus ba 3 oxidase, the archaeal Sulfolobus acidocaldarius aa 3 -quinol oxidase, and Natronomonas pharaonics, which grow under low oxygen tension and at high temperatures (2). However, no data exist in the literature to demonstrate the nature of the conformational changes that occur in the binuclear center in the presence of O 2 in the channel. Because of the unusual ligand-binding and kinetic properties of the binuclear center, cytochrome ba 3 oxidase is unique among the heme-copper oxidases in that it is susceptible to a detailed kinetic analysis of its ligand dynamics (4, 7). The binding of CO to the binuclear center of ba 3 follows that found in all heme-copper oxidases and proceeds according to the Scheme 1 (7-12).In our previous work (7), we identified the C-O stretching mode of the equilibrium Cu B 1ϩ -CO species (complex A) at 2053 cm Ϫ1 and concluded that the environment in the binuclear center does not alter the protonation state of the Cu B histidine ligands. Understanding the conformational transitions that are associated with protonation/deprotonation of labile residues is essential because ionizable groups whose pK a values are near physiological pH are involved in proton uptake or release. A hydrogen-bonded connectivity between the propionates of heme a 3 , Asp-372, and H 2 O was also reported. Accordingly, plausible mechanisms of proton pathway(s) directly assoc...

The seismic response evaluation of free standing building contents, has become a challenging task for the structural engineers. Artistic assets, which are placed on museums, are subjected to the floors' acceleration signal. In this view, it is obvious that the seismic action that affect the response of the floors non-structural contents is affected by the seismic response of the host building. The building contents, such as museum artifacts, are usually standing unanchored on a rigid base, and as such, they demonstrate rocking behavior under ground motion excitation. In the present study, the seismic response of rigid rocking blocks, with dimensions corresponding to museum assets, placed on the first floor of a two story reinforced concrete building is investigated. Base isolation is currently applied in contemporary museum buildings in order to reduce the ground motions' intensity. However, especially on existing museum buildings, base isolation can be easily implemented on the base of a specific cultural heritage object or a certain floor area in which artifacts of great importance are placed. These two different alternatives of base isolation configurations, mentioned above, are considered in the present study and fragility analysis is performed in order to evaluate each seismic mitigation method.

Στόχος αυτής της διατριβής ήταν η φασματοσκοπική μελέτη της τύπου ba3 κυτοχρωμικής c οξειδάσης από το βακτήριο Thermus thermophilus και του αντικαρκινικού συμπλόκου των bleomycins. Η ba3 κυτοχρωμική οξειδάση καταλύει την αναγωγή του μοριακού οξυγόνου Ο2 σε νερό Η2Ο και του μονοξειδίου του αζώτου ΝΟ σε μονοξείδιο του διαζώτου N2O. Το ενεργό κέντρο του μορίου περιλαμβάνει ένα διπυρηνικό κέντρο αίμης α3- CuB, ενώ επιπλέον δομική μονάδα αποτελεί και μία αίμη b. Χρησιμοποιώντας ως βασική φασματοσκοπική τεχνική την time-resolved step-scan FTIR και ως μοντέλο των βιολογικά ενεργών συμπλόκων τη δεσμευμένη με CO μορφή του ενζύμου, ανιχνεύσαμε και ταυτοποιήσαμε σημαντικές ιδιότητες του διπυρηνικού κέντρου οι οποίες παρατηρήθηκαν για πρώτη φορά σε τέτοιου μεγέθους σύστημα. Η πλήρης μελέτη της δυναμικής του ενεργού κέντρου επιβεβαίωσε τον χαρακτηρισμό που είχε αποδωθεί παλαιότερα στο κυτόχρωμα ba3, ως ενζύμου με ιδιόμορφα χαρακτηριστικά, κατά την αλληλεπίδραση του με εξωγενείς υποκαταστάτες, ταυτόχρονα όμως άνοιξε τον δρόμο σε επόμενες μελέτες οι οποίες θα έχουν ως τελική κατάληξη την καλύτερη κατανόηση των φαινομένων δυναμικής, αλλά και των διαφορών στην δραστικότητα που επιδεικνύουν δομικά όμοιες ενώσεις, κατά την φυσιολογική καταλυτική τους λειτουργία. Οι bleomycins ανήκουν σε μία τάξη γλυκοπεπτιδικών, αντικαρκινικών, αντιβιοτικών παραγόντων και ως φυσικό προϊόν απομονώνονται από το βακτήριο Streptomyces verticillus. H ενδοκυτταρική τοξική τους δράση είναι αποτέλεσμα της ικανότητας δέσμευσης του σιδήρου Fe και της οξειδοαναγωγικής ενεργοποίησης του μοριακού οξυγόνου. Οι bleomycins πιστεύεται ότι ασκούν την βιολογική τους δράση μέσω της δέσμευσης και αποικοδόμησης του DNA, μία διαδικασία η οποία είναι εξαρτώμενη από το μεταλλικό ιόν και το οξυγόνο και οδηγεί στη διάσπαση τόσο του μονόκλωνου, όσο και του δίκλωνου DNA, με το τελευταίο να είναι το πιο σημαντικό βιολογικά γεγονός και να συμβαίνει επιλεκτικά στις θέσεις 5΄-GC ή 5΄-GT. Το ενεργό κέντρο του συμπλόκου περιλαμβάνει το μεταλλικό ιόν του σιδήρου το οποίο είναι συναρμοσμένο με πέντε άτομα αζώτου του μορίου των bleomycins. Με την χρήση της φασματοσκοπικής τεχνικής FTIR μελετήσαμε το δεσμευμένο με CO σύμπλοκο, μοντέλο του βιολογικά ενεργού μορίου, CO-Fe2+-BLM, παρουσία και απουσία DNA. Τα time-resolved step-scan FTIR πειράματα με 5 μs χρονική διακριτική ικανότητα δεν στάθηκαν ικανά να μας δώσουν πληροφορίες για το σύστημα μας, καθιστώντας αναγκαία την απόκτηση πειραματικής διάταξης με ns (10-9 s) χρονική ανάλυση. Με την χρήση της φασματοσκοπίας UV/Vis μελετήθηκε η αντίδραση του συμπλόκου Fe-BLM με το οξυγόνο Ο2, αλλά και το υπεροξείδιο του υδρογόνου Η2Ο2, παρουσία και απουσία του DNA, αλλά και παρουσία ολιγονουκλεοτιδίων συγκεκριμένης αλληλουχίας. Το επόμενο βήμα σε αυτή τη μελέτη αποτελούσε η time-resolved resonance Raman δονητική ανίχνευση των ενδιαμέσων των παραπάνω αντιδράσεων. Σημαντικά προβλήματα που είχαν να κάνουν με τη φύση του όλου συστήματος (ασθενής σκεδαστής και ανάγκη για εύρεση πηγής διέγερσης συγκεκριμένου μήκους κύματος στα 385 nm) κατέστησαν ανέφικτη την ουσιαστική πραγματοποίηση των time-resolved resonance Raman πειραμάτων με το αυτή την στιγμή διαθέσιμο laser διόδου (416 nm). Παράλληλα εμφανίστηκαν στην βιβλιογραφία resonance Raman εργασίες με βάση το σύμπλοκο Co-BLM, το οποίο όντας μη δραστικό απλά δεσμεύει το μόριο του οξυγόνου, χωρίς όμως να προχωράει στην κατάλυση του και στην παραγωγή των μικρού χρόνου ζωής ενδιαμέσων. Αυτό το γεγονός φυσικά διευκόλυνε την ανίχνευση των σχετιζόμενων με το Ο2 δονήσεων και έθεσε την πρώτη βάση δονητικού χαρακτηρισμού του συστήματος. Παρά ταύτα, σημαντικά ζητήματα πάνω στην βιολογικά ενεργή πορεία του συμπλόκου Fe-BLM (ανίχνευση ενδιαμέσων οξυγόνου, αλληλεπίδραση με το DNA, RNA) παραμένουν ανοικτά και προγραμματίζονται για το μέλλον, όταν η πρόσβαση σε laser μήκους κύματος εκπομπής 365-385 nm γίνει ευκολότερη (laser μίγματος αερίων Kr/Ar ή laser διόδου).