Graduate Program in Chemistry and Biochemistry 

 For more information regarding the Master's Degree programs in 

Chemistry or Biochemistry, please write or e‐mail:  

Graduate Coordinator Department of Chemistry and Biochemistry 

California State University, Northridge Northridge, California 91330‐8262 E‐mail: karin.crowhurst@csun.edu 

 Visit the CSUN Chemistry and Biochemistry home page 

http://www.csun.edu/chemistry

1

THE  UNIVERSITY:  California  State  University  Northridge (CSUN)  is one of 23  institutions  that comprise  the California State University system. CSUN is  located on 350 acres  in the northwestern part of the San Fernando Valley, a suburban area of the City of Los Angeles. 

Utilizing  the  facilities  of  many  physical  structures  on  a beautifully  landscaped  campus,  the  1,821  full  and  part‐time faculty  members  and  over  30,000  students  engage  in intellectual, cultural, social and recreational activities designed to  increase  the  personal  and  professional  development,  the sense of  commitment,  and  the desire  for  involvement of  all who make up the University community. 

 Graduate  student  Joe  Benoun  evaluating  his  fluorescence microscopy data. 

GRADUATE  PROGRAM:  The  Chemistry  and  Biochemistry Department currently offers  two Master of Science degrees. The MS Chemistry degree allows specialization in the areas of organic,  inorganic, physical, analytical or biochemistry and  is primarily  intended  for  students  desiring  research‐oriented careers  in  the  chemical  industry,  Postsecondary  chemistry teaching or entry  into Ph.D. programs. The MS Biochemistry degree  allows  specialization  in  the  areas  of  biochemistry, molecular  biology,  or  bioorganic  chemistry  and  is  primarily intended  for  students  desiring  research‐oriented  careers  in chemical,  biochemical,  biotech  industry,  Postsecondary chemistry  teaching  or  entry  into  Ph.D.  programs.  Both programs  require  30  units  of  graduate  study,  including  a research project and a thesis. The modest size of our graduate program  should  be  particularly  attractive  to  those  students who wish to pursue a program of research and study in close collaboration with a research advisor of their choice. 

DEPARTMENT FACILITIES:  The Department  is housed  in a three‐story  science  complex,  complete  with  excellent technical support staff and facilities. 

The  Department  has  a  complete  range  of  modern instrumentation  including  laser  Raman,  high‐field  (400  and 600 MHz) multinuclear NMR spectrometers, low temperature X‐ray diffractometer, FT‐IR, a molecular graphics  facility, GC, LC and  inductively‐coupled plasma mass  spectrometers,  and numerous  other  spectrophotometers,  chromatographs, microscopes and microprocessor‐controlled instruments. 

The  university  library  contains  over  1.2 million  volumes and  approximately  2,500  current  periodicals, most  of which are  also  available  online,  as  well  as  a  CAS  ONLINE  service.  Excellent computing facilities are available. 

HOW  TO  APPLY:  The  University  accepts  applications beginning Nov. 1 for the following fall semester, and Aug. 1 for the spring semester.  It is to the applicant's advantage to file during the month of November or August for the subsequent fall or spring semester. However, the University will continue to  accept  applications  beyond  these  months  as  long  as applications  do  not  exceed  the  available  openings.  Submit your application to www.csumentor.edu, and send a personal statement  and  at  ≥1  letter  of  recommendation  to  the Department of Chemistry & Biochemistry. 

EXPENSES:  The  cost  of  attending  CSUN  is  an  exceptional value.  For  the  latest  information  on  fees,  see  the  California State  University,  Northridge  website:  www.csun.edu.  Living expenses are additional.   

FINANCIAL SUPPORT: Teaching assistantships are available to  qualified  candidates  each  semester,  and  supplementary income may be obtained  in summer. Applications  should be made  directly  to  the  Graduate  Coordinator,  Department  of Chemistry & Biochemistry, CSUN, Northridge, CA 91330‐8262. 

FINANCIAL AID: The Financial Aid Office of CSUN administers a  variety  of  programs  for  students  demonstrating  financial need. For further information, please visit the CSUN Financial Aid Office website (www.csun.edu/financialaid). 

HOUSING:  The  University’s  on‐campus  housing  can accommodate over 2,100 students. There are also numerous apartments, houses, and rooming arrangements located near the university listed with the Off‐Campus Housing Office. 

RECREATION FACILITIES: Northridge is close to the beaches, the mountains,  the  desert  and  the  cultural  activities  of  the greater  Los  Angeles  area.    In  addition,  CSUN  is  within  easy reach  of  Caltech,  JPL,  UCLA  and  USC  and  the  social  and intellectual activities there. The University maintains a variety of recreational facilities. 

Graduate student Nick Baca with an ultra‐high vacuum x‐ray photoelectron spectrometer. 

2

MASTER OF SCIENCE IN CHEMISTRY  The Master of Science in Chemistry requires submission of an acceptable  thesis  based  on  laboratory  or  computational research, within  five years of attaining classified  status. This option prepares students for research‐oriented careers in the chemical industry, for entry to doctoral degree programs or for teaching chemistry at institutions such as community colleges.  For admission to classified graduate status in the program, a student needs the following:  1. A Bachelor’s Degree with a 3.0 overall grade point average in a Chemistry major equivalent to that at CSUN, or a major providing sufficient Chemistry background.   2. Entering graduate students are required to take proficiency examinations  in  any  three  of  organic,  analytical,  physical, inorganic chemistry and biochemistry. These are standardized, multiple‐choice  exams  prepared  by  the  American  Chemical Society covering basic one‐year sequences in the given areas.  The exams are given before registration week of the semester in which  a  student  enters  our  program,  and  the  results  are used to help plan a course of study. Unsatisfactory scores will require remedial coursework before entering regular graduate courses. International students must submit a minimum TOEFL score of 213 or IELTS score of 6.5.   3. Departmental approval.  4. A passing  score on  the Upper Division Writing Proficiency Examination.  For the Degree:  1. A minimum of 30 units of graduate work including a thesis. At least 21 units must be taken in 500‐ or 600‐level courses.    a. Required Courses (6‐12 units)   Chem. 691 Literature Seminar  1 unit   Chem. 692 Thesis Seminar  1   Chem. 696 Directed Graduate Research  3‐7   Chem. 698 Thesis  1‐3    b. Electives (18 to 24 units) 

These electives should be selected with the approval of  the  graduate  advisor  from  400‐  and  500‐level Chemistry  courses  and  must  include  at  least  one course  that  has  a  laboratory  component.  A maximum  of  9  units  of  400‐level  courses  may  be applied toward the 30 units required for the degree. 

 2. Examination.  Oral defense of thesis.  3. Formal approval by the Graduate Thesis Committee. 

MASTER OF SCIENCE IN BIOCHEMISTRY  The  Master  of  Science  in  Biochemistry  degree  requires submission  of  an  acceptable  thesis  based  on  laboratory  or computational  research,  within  five  years  of  attaining classified status. This option prepares  students  for  research‐oriented careers in biochemistry or biotechnology industries, for  entry  to  doctoral  degree  programs  or  for  teaching biochemistry at institutions such as community colleges. 

For admission to classified graduate status in the program, a student needs the following: 

1. A Bachelor's Degree with a 3.0 overall grade point average with major in Chemistry, Biochemistry or other areas with the appropriate science content.  2. Entering graduate students are required to take proficiency exams  in biochemistry and organic chemistry plus one more chemistry (analytical, physical or  inorganic chemistry). These are  standardized,  multiple‐choice  exams  prepared  by  the American  Chemical  Society  covering  basic  one‐year  sequen‐ces in the given areas. The exams are given in advance of the semester  in  which  a  student  enters  our  program,  and  the results are used to help plan a course of study. Unsatisfactory scores  will  require  remedial  coursework  before  entering regular graduate courses. International students must submit a minimum TOEFL score of 213 or IELTS score of 6.5.  3.  Departmental approval.  4. A passing  score on  the Upper Division Writing Proficiency Examination. 

 For the Degree:  1.  A minimum of 30 units of graduate work including a thesis.  At least 21 units must be taken in 500‐ or 600‐level courses.    a.  Required Courses  (12 to 18 units)      500‐level Biochemistry Courses   6 units   Chem 691. Literature Seminar  1   Chem 692. Thesis Seminar  1   Chem 696. Directed Graduate Research  3‐7   Chem 698. Thesis  1‐3    b. Electives (12‐18 units) 

These electives should be selected with the approval of  the  Graduate  Advisor  from  400‐  and  500‐level Chemistry  and  Biochemistry/Biology  courses  and must include at least one course that has a laboratory component.    A  maximum  of  9  units  of  400‐level courses may be applied toward the 30 units required for the degree. 

 2. Examination.  Oral defense of thesis.  3.  Formal approval by the Graduate Thesis Committee.

3

RAVINDER ABROL (Ravinder.Abrol@csun.edu) 

B.Sc.  Honours,  University  of  Delhi,  India; M.Sc.,  Indian  Institute  of Technology, Kanpur,  India; Ph.D., California Institute of Technology; Postdoctoral  research,  IBM Thomas  J. Watson Research Center, NY and California Institute of Technology. (Computational Biochemistry) 

Computational Biochemistry and Biophysics Dr.  Ravi  Abrol’s  research  lab  is  focused  on  developing  and  using computational methods  to  probe  how  protein  structure  and biochemical  (protein‐ligand  and protein‐protein)  interactions  of  G protein‐coupled  receptors  (GPCRs)  determine cellular  signaling  and physiology, as well as how this knowledge can be used for the rational design of drugs targeting GPCR signaling pathways. GPCRs  are  integral  membrane  proteins  that  form  the  largest superfamily in the human genome. The activation of these receptors by  a  variety  of  bioactive molecules  regulates  key  physiological processes  (e.g.,  neurotransmission, cellular  metabolism,  secretion, cell  growth,  immunity,  differentiation), through  a  balance  of  G protein‐coupled  and  beta‐arrestin‐coupled  signaling pathways.  This has made them targets for ~50% drugs in the clinic. A molecular and structural understanding of these GPCR signaling pathways will have a broad impact on our understanding of cellular signaling and on drug discovery efforts  targeting GPCRs. Research  in  the Abrol  Lab  lies at the  interface  of  Chemistry  and  Biology,  where they  are  using computational  biophysics  and  structural  bioinformatics based methods to gain mechanistic insights into the biochemistry of GPCR  signaling. The  research  is  following  three  major  themes  to connect the sequence, structure, and signaling of GPCRs:  Theme 1:  From Structure  to  Signaling  ‐ How do GPCRs  behave  as allosteric machines and exhibit biased signaling? 

There are many challenges  in experimental approaches  to navigate the  multiple conformations  of  GPCRs  that  can  describe  their pleiotropic function. The Abrol Lab is developing the next generation of  computational  methods  to  describe  the conformational  space 

available to GPCRs (especially the high‐energy functionally important conformations) and their effects on intracellular signaling. 

Theme  2:  From  Sequence  to  Structure  ‐ How  do  GPCRs  fold? There  are  several  examples  of  disease‐associated  single  point mutations in GPCRs, in which the mutant GPCR is not stable enough to escape  the quality control of endoplasmic  reticulum, but  can be rescued by pharmacological chaperones to reach its final membrane destination.  These  partially stable  receptor  single‐point  mutants require looking at the thermodynamics of how they insert and fold in the membrane to gain a mechanistic insight into their instability. The Abrol  Lab  is  developing methods  to  probe  how  small alpha‐helical membrane proteins get inserted into the lipid bilayers by the Sec61 translocon machinery, to understand GPCR folding. 

Theme  3:  From  Sequence  to  Signaling  ‐ How  do  GPCR  sequence variations (mutations) lead to observed signaling and disease? Sequences contain a wealth of functional information, which has led to  the development  of many  computational  approaches  to  extract this information. The Abrol Lab is developing structural bioinformatics tools  that  combine evolutionary  methods  using  closely‐related paralog and ortholog sequences with their structural and functional information to understand the role of specific residues and structural motifs in the functional divergence of GPCRs.  Students from Chemistry, Biochemistry, Biology, Physics, Math, and Computer Science  will  find  highly  multi‐disciplinary  research opportunities  in  the Abrol  Lab,  aimed at  developing  computational methods  or  applying  existing/new  methods  to  understand  the molecular mechanisms  behind  cellular  signaling.  Prior  experience with  computer programming  is  not  necessary;  however,  students should  be  open  to  learning some  programming.  There will  also  be joint  research opportunities  combining  structural  modeling  of proteins with biochemical and biophysical experiments.  Selected Publications: 

S.‐K.  Kim,  Y.  Chen,  R.  Abrol,  W.A.  Goddard  3rd  and  B.  Guthrie, “Activation  mechanism  of  the  G  protein‐coupled  sweet  receptor heterodimer with sweeteners and allosteric agonists”; Proc Natl Acad Sci Early Edition, doi: 10.1073/pnas.1700001114 (2017). 

S.S.  Dong,  W.A.  Goddard  3rd  and  R.  Abrol,  "Conformational  and Thermodynamic  Landscape  of  GPCR  Activation  From  Theory  and Computation"; Biophysical Journal, 110, 2618 (2016). 

V. Cvicek, W.A. Goddard 3rd and R. Abrol, "Structure‐Based Sequence Alignment  of  the  Transmembrane  Domains  of  all  Human  GPCRs: Phylogenetic,  Structural  and  Functional  Implications",  PLoS Computational Biology, 12, e1004805 (2016). 

C.E. Scott, K.H. Ahn, S.T. Graf, W.A. Goddard 3rd, D.A. Kendall and R. Abrol,  "Computational Prediction and Biochemical Analyses of New Inverse Agonists  for the CB1 Receptor",   J Chem Inf Model, 56, 201 (2016). 

R. Abrol, B. Trzaskowski, W.A. Goddard 3rd, A. Nesterov, I. Olave and C. Irons, "Ligand‐ and mutation‐induced conformational selection in the CCR5 chemokine G protein‐coupled receptor", Proc Natl Acad Sci, 111, 13040 (2014). 

J.K. Bray, R. Abrol, W.A. Goddard 3rd, B. Trzaskowski and C.E. Scott, "The SuperBiHelix Method for Predicting the Pleiotropic Ensemble of G‐Protein Coupled Receptor Conformations", Proc Natl Acad Sci, 111, E72 (2013).

4

MADS P.SULBAEK ANDERSEN (mpsa@csun.edu) 

B.S.,  University  of  Southern  Denmark,  Denmark,  1999;  M.S., University of Southern Denmark, Denmark, 2002; Ph.D., University of Copenhagen,  Denmark,  2006;  Postdoctoral  research,  University  of California,  Irvine,  2006  –  2009  and  Jet  Propulsion  Laboratory, Pasadena CA, 2010 – 2012. (Analytical Chemistry)  Dr.  Sulbaek  Andersen’s  research  uses  laboratory  techniques  in analytical and physical chemistry to study kinetics and mechanisms of reactions  important  in  atmospheric  and  environmental  chemistry. The aim is to understand the chemistry involved in topics such as air pollution  formation  and  transport,  stratospheric  ozone  depletion, climate  forcings  and  the  dissemination  of  persistent  organic pollutants.   Central  themes  in  his  research  include  gas‐phase  peroxy  radical chemistry and the environmental  impact and fate of a halogenated organic compounds.  

 IR spectra of four select halogenated organic compounds of industrial importance  (&  C3H8)  and  their  respective  overlap  with  “the Atmospheric Window”. The natural  greenhouse effect  is  illustrated with in the black trace.    Other research foci in Dr. Sulbaek Andersen’s lab include: 

Collaborations  on  clean  technology  research  projects  with industry to find environmentally friendly solutions. 

Atmospheric  chemistry  and  environmental  fate  of  non‐CO2 

greenhouse gasses and their role  in a  feasible plan for climate stabilization. 

Photochemistry,  aerosols,  trace  gases  and  environmental  and human health 

Bridging physical science and environmental policy: Impacts and economics of energy policies, sustainable strategies and global change.  

 Students  will  find  that  the  Sulbaek  Andersen  lab  involves  multi‐disciplinary  research,  technical  instrument  development  and joint/collaborative  research  opportunities.  Data  acquisition  in  an analytical/physical chemistry lab often requires a significant amount of  experimental  electronics  and  computer  programming.  Students will  be  exposed  to  several  analytical  techniques  and  learn  a  wide range  of  experimental  skills.  Prior  experience  with  computer programming and/or analytical chemistry is not a requirement.   Recent Publications (from a total of 59):  M. P. Sulbaek Andersen, M. Kyte, S. T. Andersen, C. J. Nielsen, and O. 

J. Nielsen, “Atmospheric chemistry of (CF3)2CF‐C≡N ‐ A replacement 

compound  for  the  most  potent  industrial  greenhouse  gas,  SF6”, 

Environmental Science and Technology, 51, 1321 (2017).  

 

F. F. Østerstrøm, S. T. Andersen, T. I. Sølling, O. J. Nielsen and M. P. 

Sulbaek  Andersen,  “Atmospheric  chemistry  of  Z‐  and  E‐

CF3CH=CHCF3”,  Physical  Chemistry  and  Chemical  Physics,  19,  735 

(2017).  

 

M. P. Sulbaek Andersen, S. Bjørn Svendsen, F. F. Østerstrøm, and O. J. 

Nielsen,  “Atmospheric  Chemistry  of  CH3CH2OCH3:  Kinetics  and 

Mechanism  of  Reactions  with  Cl  Atoms  and  OH  Radicals”, 

International Journal of Chemical Kinetics, 49, 10 (2017). 

 

C.  Andersen, O.  J.  Nielsen, F.  F.  Østerstrøm, S.  Ausmeel, E.  J.  K. 

Nilsson,  and M.  P.  Sulbaek  Andersen,  “Atmospheric  Chemistry  of 

Tetrahydrofuran,  2‐Methyltetrahydrofuran,  and  2,5‐

Dimethyltetrahydrofuran: Kinetics of Reactions with Chlorine Atoms, 

OD  Radicals,  and  Ozone”,  Journal  of  Physical  Chemistry  Part  A: 

Molecules,  Spectroscopy,  Kinetics,  Environment  and  General 

Theory, 120, 7320 (2016). 

  

F. F. Østerstrøm, T. J. Wallington, M. P. Sulbaek Andersen, and O. J. 

Nielsen,  “Atmospheric  Chemistry  of  (CF3)2CHOCH3,  (CF3)2CHOCHO, 

and CF3C(O)OCH3”, Journal of Physical Chemistry Part A: Molecules, 

Spectroscopy, Kinetics, Environment and General Theory, 119, 10540 

(2015). 

 

L. L. Andersen, F. F. Østerstrøm, M. P. Sulbaek Andersen, O. J. Nielsen, 

and  T.  J.  Wallington,  “Atmospheric  chemistry  of  cis‐CF3CH=CHCl 

(HCFO‐1233zd(Z)): Kinetics of the gas‐phase reactions with Cl atoms, 

OH radicals, and O3. Chemical Physics Letters, 639, 289 (2015).   

 

See also the Sulbaek Andersen group website: www.sulbaek.dk 

5

JEFFREY A. CHARONNAT (Jeff.Charonnat@csun.edu) 

B. S., Honors, Stanford University, 1977; Ph.D., Columbia University, 1984. (Synthetic Organic Chemistry)   Professor Charonnat's research interests are: 1) the total synthesis of natural  products,  and  2)  the  development  of  new  synthetic methodology. The first project is a highly stereo‐ and regio‐controlled total  synthesis  of  the GABA antagonist,  (‐)‐anisatin  (shown below). This functionally complex sesquiterpene is one of very few naturally occurring  beta‐lactones.  The  second  category  includes  studies  on mild,  selective  Conia  cyclizations,  and  conjugate  additions  to  enol tosylates of alpha‐dicarbonyl compounds.  

(‐)‐Anisatin            

Selected Publications:   J. A. Charonnat, N. Nishimura, B.W. Travers and  J. R. Waas,  "Novel Application of the Intramolecular Prins Reaction: (–)‐Anisatin Model Study", Synlett., 1162 (1996).   J. A. Charonnat, A. L. Mitchell and B. P. Keogh, "Conjugate Addition of Lithium  Diorganocuprate  Reagents  to  the  Enol  Tosylate  of  a  1,2‐Diketone", Tetrahedron Letters, 31, 315–318 (1990).  M. S. Thesis:   N.  Nishimura  “Studies  Directed  Toward  the  Total  Synthesis  of  the GABA Antagonist, (–)‐Anisatin” (1996).  

6

SUSAN T. COLLINS (Susan.Collins@csun.edu) 

B.A. Rhode Island College, 1977; Ph.D. Florida State University, 1981; Postdoctoral Research, Lawrence Berkeley Laboratory and the Max‐Planck‐Institut, Germany. (Physical Chemistry)  Professor  Collins'  main  research  interests  are  in  the  area  of  low temperature (10 K) photochemistry and spectroscopy.  The technique of  matrix‐isolation  is  currently  being  used  to  stabilize  unstable photochemical reaction  intermediates and study them with Fourier Transform Infrared Spectroscopy. The ultimate goal  is to be able to study photoreactions  at  10 K  and  to  correlate  IR  structural  studies with  luminescence  studies  related  to  the  excited  state  reaction potential energy hypersurface.  Selected Publications:   J.  M.  Petroski,  C.  D.  S.  Valente,  E.  P.  Kelson  and  S.  Collins,  "  FTIR Spectroscopy of Flavonols in Argon and Methanol/Argon Matrixes at 10  K.  Reexamination  of  the  Carbonyl  Stretch  Frequency  of  3‐Hydroxyflavone", Journal of Physical Chemistry A, 106, 11714 (2002).  J.  Brownfield  and  S.  Collins,  "The  Luminescence  Spectra  of  the  8‐Methoxypsoralen  Excited‐State  Complexes  and  Photochemical Product in Argon, Methanol/Argon and Water/Argon Matrices at 10 K", Journal of Physical Chemistry, 104, 3759 (2000).   A. Bohra, A. Lavin and S. Collins, "Ground‐State Triple Proton Transfer in  7‐Hydroxyquinoline,  4.    Observation  in  Room  Temperature Methanol and Aqueous Solutions", Journal of  Physical Chemistry, 98, 11424 (1994).  A.  Lavin  and  S.  Collins,  "Matrix‐Isolation  Studies  of  7‐Hydroxyquinoline, 3.  Deuterium‐Isotope and Xenon Matrix Effects", Journal of Physical Chemistry, 97, 13615 (1993).  A.  Lavin and S. Collins,  "The Ground State Stabilization of  the Keto Tautomer of the 7‐Hydroxyquinoline Dimer in Argon Matrices at 10 K", Chemical Physics Letters, 207, 513 (1993).  A.  Lavin and S. Collins,  "The Ground State Stabilization of  the Keto Tautomer of the 7‐Hydroxyquinoline in Methanol/Argon Matrices at 10 K", Chemical Physics Letters, 204, 96 (1993).  P. T. Chou, M. Martinez, W. Cooper, D. McMorrow, S. Collins and M. Kasha,  "Monohydrate  Catalysis  of  Excited‐State  Double‐Proton 

Transfer  in  7‐Azaindole",  Journal  of  Physical  Chemistry,  96,  5203 (1992).  J. Alix and S. Collins, "The Photochemistry of RDX in Solid Argon at 10 K", Canadian Journal of Chemistry, 69, 1535 (1991).  S. Collins, "The Photochemistry of 2‐Butyne in Solid Xenon at 10 K", Journal of Physical Chemistry, 94, 5240 (1990).  

W. Moran, G. Johnson and S. Collins, "The Photochemistry of (3‐2‐

CH3CH2CCCH2CH3)(‐CO)‐Os3(CO)9 and (3‐3‐CH3CH2C=C=C(H)CH3)‐

(‐H))Os3(CO)9 in Rare Gas Matrices at 10 K", J. Molecular Structure, 222, 235 (1990). M. S. Theses:   J.  Petroski  “Matrix  Isolation  Spectroscopy  of  5‐Hydroxyflavone” (1996);  A.  Lavin  “Matrix‐Isolation  Spectroscopy  of  7‐Hydroxyquinoline” (1993); W. Moran “Matrix Isolation Spectroscopy of Triosmium Clusters” (1990); W. J. Lauderdale “The Potential Energy Curves of Argon Sulfide” (1989).    

 

FTIR spectra of argon matrix‐isolated flavone, 5‐hydroxyflavone (5HF), and 3‐hydroxyflavone (3HF) at 10 K, depicting the carbonyl 

stretch region.  

7

KARIN A. CROWHURST (Karin.Crowhurst@csun.edu) 

B.Sc (Honours), Queen’s University, Canada, 1995; M.Sc., University of Toronto, Canada, 1997; Ph.D., University of Toronto, Canada, 2003; Postdoctoral  research,  California  Institute  of  Technology,  2003  – 2006. (Biochemistry and Structural Biology)  Dr. Crowhurst’s research uses NMR spectroscopy to study the roles of structure,  biophysical  properties  and  protein  dynamics  on  the specificity  of  protein‐protein  interactions  and  the  activities  of  dis‐ordered proteins. The lab is currently pursuing two major projects: 

1. The role of internal motions in the specificity and affinity of RGS proteins for their Gα signaling partners. Members of the RGS protein family are responsible for deactivating G protein signaling. Ultimately, RGS proteins control the relay of signals that are triggered by  light, smell,  hormones or neurotransmitters.  The  lab’s primary  goal  is  to better understand how RGS proteins are selective for particular Gα targets,  despite  having  very  similar  binding  sites,  and  how  this influences signal transmission. Since these proteins are critical for the initiation  or  regulation  of  signaling  cascades,  answers  to  these questions may  lead  to  improved understanding of  the mechanisms that  cause  conditions  such  as  cancer,  schizophrenia  and  neurodegenerative diseases, and can aid in drug design. 

2.  In  vitro  and  in‐cell  investigation  of  the  acid‐stress  chaperone HdeA. The stomach is an important barricade that helps to kill many bacteria before they can cause illness, in part by using its acidity to inactivate  bacterial  proteins.  Some  bacteria  contain  a  small chaperone protein called HdeA that helps protect other proteins from becoming  permanently  inactivated  and  therefore  helps  bacteria survive and cause infection. Biophysical studies have provided clues that  HdeA  unfolds  below  pH  3.0  and  interacts  with  its  binding partners via hydrophobic interactions. However, there is a lack of data that monitors, in detail, the mechanism of unfolding and activation, both in vitro and in cells. Insight we gain may aid future development of vaccines or therapeutics that combat dysentery. 

The  protein  NMR  spectroscopic  techniques  used  to  address  these biological questions are sophisticated and provide significantly more information than can be obtained from standard one‐dimensional 1H or 13C spectra. Students joining the lab will have the opportunity to expand  their  understanding  of  the  mechanism  and  biophysical properties of proteins at a detailed, molecular level. In addition, they can gain experience  in expressing and purifying  isotopically  labeled proteins, in running multidimensional NMR experiments, and in using specialized  computer  software  to  analyze  the  collected  data  and obtain information about protein structure and motions. 

Recent Publications: 

K.A. Crowhurst, J.V.C. Horn and P.M.M. Weers, “Backbone and side chain  chemical  shift  assignments  of  apolipophorin  III  from Galleria mellonella", Biomolecular NMR Assignments, 10, 143 (2016). 

M.A. Garrison and K.A. Crowhurst, “NMR‐monitored titration of acid‐stress  bacterial  chaperone  HdeA  reveals  that  Asp  and  Glu  charge neutralization produces a loosened dimer structure in preparation for protein unfolding and chaperone activation”, Protein Science, 23, 167 

(2014).  

K.A. Crowhurst,  “13C,  15N and 1H backbone and side chain chemical shift  assignment of  acid‐stress bacterial  chaperone HdeA at  pH 6”, 

Biomolecular NMR Assignments, 8, 319 (2014).  

J. Maly and K.A. Crowhurst, “Expression, purification and preliminary NMR  characterization  of  isotopically  labeled  wild‐type  human heterotrimeric G protein αi1”, Protein Expression and Purification, 84, 

255 (2012).  

K.A.  Crowhurst  and  S.L.  Mayo,  “NMR‐detected  conformational exchange observed in a computationally designed variant of protein Gβ1”, Protein Engineering, Design and Selection, 21, 577 (2008). 

P.S. Shah, G.K. Hom, S.A. Ross, J.K. Lassila, K.A. Crowhurst   and S.L. Mayo, “Full‐sequence computational design and solution structure of a thermostable protein variant”, J. Molecular Biology, 372, 1 (2007).  

K.A.  Crowhurst  and  J.D.  Forman‐Kay,  “Aromatic  and  methyl  NOEs point  to  hydrophobic  clustering  in  the  unfolded  state  of  an  SH3 

domain”, Biochemistry‐US, 42, 8687 (2003).  

M. S. Theses:  

S.  Brooks  “Using  NMR  Spectroscopy  to  Probe  the  Role  of  Protein Dynamics in Interactions Between G Protein Alpha Subunit i1 and Its Regulator RGS4” (2016); J. Maly “The integral role of the SUMO fusion protein  system  in  successful  expression  and  purification  of  two difficult  proteins  for  NMR  studies”  (2013);  K.  Kim  “Expression  and purification  trials  of  human  brain‐derived  neurotrophic  factor (hBDNF)  and  its  cognate  receptor,  tropomyosin‐related  kinase  B (hTrkB),  to  characterize  their  conformational  dynamics  by  NMR spectroscopy” (2013); W.H. Kim “Intermediate timescale exchange in apo TrkB receptor provides insight into the role of molecular motions in  its binding selectivity for neurotrophin signaling proteins” (2012); N. Battala "Development of a protocol to prepare isotopically labeled human  neurotrophin‐4  (hNT‐4)  and  preliminary  characterization  of the protein by NMR spectroscopy" (2011); T. Vartanian "Development of a protocol to express and purify isotopically  labeled human Brain Derived Neurotrophic Factor for NMR analysis" (2009).  

 

15N‐HSQC NMR spectrum and structure of human RGS7 

 See also the Crowhurst group website: www.crowhurstlab.com

8

JUSSI M. ELORANTA (Jussi.Eloranta@csun.edu) 

M.S.  University  of  Jyväskylä,  Finland,  1993;  Ph.D.  University  of Jyväskylä,  Finland,  1997;  Postdoctoral  research,  University  of California at Irvine. (Physical Chemistry)  Dr. Eloranta’s research uses laser spectroscopic techniques to study dynamics  of  superfluid  helium  (e.g.  liquid  flow  and  viscosity)  on molecular scales by using atoms and molecules as probes. The main aim of the research is to understand how chemical reactions proceed at low temperatures where solvent layers, vortices or external electric fields  dictate  the  atomic  and  molecular  approaches.  This  has applications  in  preparing  novel  molecular  structures,  synthesizing high‐energy materials and  fuels,  and controlling  chemical  reactions (“field  guided  molecular  synthesis”).  Dr.  Eloranta’s  other  fields  of research  include:  Electron  Spin  Resonance  (ESR)  spectroscopy  of organic  radicals,  decomposition  reactions  of  peroxides  in  aqueous solutions  and  studies  of  reaction  intermediates  using  the  matrix isolation technique. For more information, see the group web page:  

http://www.csun.edu/~jeloranta   

 Liquid  density  flow  around  atomic  boron  in  superfluid  4He  after 

optical 2P  2S excitation. Notice the initial localization of the liquid density  around  the  “neck”  of  the  boron  p‐orbital.  The  continuous background  resembles  liquid  density  and  the  arrows  indicate  the probability current at t = 100 fs.        

Selected Publications: 

V. Fernandez, A. Garcia, K. Vossoughian, E. Popov, S. Garrett and J. Eloranta, “Laser‐Assisted Detection of Metal Nanoparticles in Liquid He‐II”, Journal of Physical Chemistry A, 119, 10882 (2015). 

E.  Popov  and  J.  Eloranta,  “Copper  dimer  interactions  on  a thermomechanical  superfluid  4He  fountain”,  Journal  of  Chemical Physics, 142, 204704 (2015). 

D. Mateo, J. Eloranta and G.A. Williams, “Interaction of ions, atoms, and small molecules with quantized vortex  lines  in superfluid  4He”, Journal of Chemical Physics, 174, 269 (2014). 

D. Mateo,  F.  Gonzalez  and  J.  Eloranta,  “Rotational  Superfluidity  in Small  Helium Droplets”,  Journal  of  Physical  Chemistry  A, 119, 2262 (2015). 

D. Mateo  and  J.  Eloranta,  “Solvation  of  Intrinsic  Positive  Charge  in Superfluid Helium”, Journal of Physical Chemistry A, 118, 6407 (2014). 

S.L. Fiedler,  J. Eloranta, “Interaction of helium Rydberg state atoms with  superfluid  helium”,  Journal  of  Low  Temperature Physics, 174, 269 (2014). 

E.  Popov,  M.  Mammetkuliyev,  J.  Eloranta,  “Dynamics  of  vortex assisted  metal  condensation  in  superfluid  helium”,  Journal  of Chemical Physics, 138, 204307 (2013). 

N.  Bonifaci,  F.  Aitken,  V.M.  Atrazhev,  S.L.  Fiedler,  and  J.  Eloranta, “Experimental  and  theoretical  characterization  of  the  long‐range interaction  between  He*(3s)  and  He(1s)”,  Physical  Review  A,  85, 042706 (2012). 

E. Vehmanen, V. Ghazarian, C. Sams, I. Khatchatryan, J. Eloranta and V.A.  Apkarian,  “Injection  of  atoms  and  molecules  in  a  superfluid helium  fountain:  Cu  and  Cu2Hen  (n  =  1...∞)”,  Journal  of  Physical Chemistry A, 115, 7077 (2011). 

J. Eloranta, “Theoretical study of quantum gel formation in superfluid 4He”, Journal of Low Temperature Physics, 162, 718 (2011). 

J. Eloranta, “Solvation of atomic fluorine in bulk superfluid 4He”, Low Temperature Physics, 37, 384 (2011) 

E.  Popov,  M. Mametkuliyev,  D.  Santoro,  L.  Liberti  and  J.  Eloranta, “Kinetics of UV‐H2O2 advanced oxidation in the presence of alcohols: The  role  of  carbon  centered  radicals”,  Environmental  Science  and Technology, 44, 7827 (2010). 

S.L. Fiedler and J. Eloranta, “Nonadiabatic dynamics by the mean‐field and  surface‐hopping  approaches:  energy  conservation considerations”, Molecular Physics, 108, 1471 (2010). 

T. Kiljunen, E. Popov, H. Kunttu, and J. Eloranta, “Rotation of methyl radicals  in molecular  solids”,  Journal  of  Physical  Chemistry  A,  114, 4770 (2010). 

T. Kiljunen, E. Popov, H. Kunttu and J. Eloranta, “Rotation of methyl radicals in a solid krypton matrix”, Journal of Chemical Physics, 130, 164504 (2009).  M. S. Theses:   P. Bannazadeh Mahani “Photolysis of peracetic acid using UV Light” (2015);  M.  Mammetkuliyev  “Determination  of  Viscosity  of  Liquid Helium‐4 Using Vibrating Wire as a Viscometer” (2013). 

9

PAULA L. FISCHHABER (Paula.Fischhaber@csun.edu) 

B.A.,  University  of  Colorado  at  Boulder,  1992;  Ph.D.,  University  of Washington, Seattle, 1998; Postdoctoral research, University of Texas Southwestern Medical Center at Dallas; Research Faculty, University of Texas Southwestern Medical Center at Dallas. (Biochemistry)  Dr.  Fischhaber’s  group  is  investigating  the  protein  biochemistry  of DNA repair in S. cerevisiae (baker’s yeast).  In human beings, failure to repair covalent modifications to DNA (DNA damage) by the biologic repair pathways results in genetic mutations and cancer, particularly skin cancer.   DNA damage is ubiquitous in living cells and much of it is unavoidable, so DNA repair pathways are crucial for survival.  A variety of  in vitro biochemical  techniques as well as  fluorescence microscopy are used in the Fischhaber lab to establish the temporal and  spatial  relationships  among  key  proteins  participating  early  in DNA  repair.    Early  protein  participants  likely  govern  the  cellular “decision” about which repair modes to activate and to what extent.  One area of current focus is the yeast Rad1/Rad10 protein complex, which is required in several distinct DNA repair pathways as well as DNA  recombination.    The  lab has  labeled  the Rad10 protein  factor with green fluorescent protein so that Rad10 can be monitored with the aid of a  fluorescence microscope  in  real  time  in  live yeast cells undergoing DNA repair. Using this exciting technology the Fischhaber lab has established that Rad10 is recruited directly to the sites of DNA double strand breaks and that recruitment is dependent on another repair factor, Rad52.  The ultimate goal is to understand precisely how cells  shunt  themselves  toward  the  most  appropriate  DNA  repair pathway  to  avoid  burdensome  levels  of  mutations  that  would otherwise give rise to cancer.   Selected Publications: 

M. Mardirosian, L. Nalbandyan, A.D. Miller, C. Phan, E.P. Kelson, P.L. Fischhaber.  “Saw1  localizes  to  repair  sites  but  is  not  required  for recruitment  of  Rad10  to  repair  intermediates  bearing  short  non‐homologous 3' flaps during single‐strand annealing in S. cerevisiae”, Molecular and Cellular Biochemistry, 412, 131 (2016). 

F. Wang, P.L. Fischhaber, C. Guo, T.‐S. Tang. “Epigenetic modifications as novel therapeutic targets for Huntington's disease”, Epigenomics, 6, 287 (2014). 

G.  Diamante,  C. Phan, A.S.  Celis,  J. Krueger,  E.P.  Kelson,  P.L. Fischhaber. “SAW1 is required for SDSA double‐strand break repair in 

S.  cerevisiae”,  Biochemical  and  Biophysical  Research Communications, 445, 602 (2014). 

J.  Karlin,  P.L.  Fischhaber.  “Rad51 ATP  binding  but  not  hydrolysis  is required  to  recruit  Rad10  in  synthesis‐dependent  strand  annealing sites in S. cerevisiae”, Advances in Biological Chemistry, 3, 295 (2013). 

A. Mardiros, J.M. Benoun, R. Haughton, K. Baxter, E.P. Kelson and P.L. Fischhaber. "Rad10‐YFP Focus Induction in Response to UV Depends on RAD14 in Yeast," Acta Histochemica, 113, 409 (2011).  

D.M. Moore, J. Karlin, S. González‐Barrera, A. Mardiros, M. Lisby, A. Doughty,  J. Gilley,  R.  Rothstein,  E.C.  Friedberg  and P.L.  Fischhaber. "Rad10  exhibits  lesion‐dependent  genetic  requirements  for recruitment  to  DNA  double‐strand  breaks  in  Saccharomyces cerevisiae," Nucleic Acids Research, 37, 6429 (2009).  

P. L. Fischhaber, L. D. McDaniel and E. C. Friedberg, “DNA polymerases for translesion DNA synthesis: enzyme purification and mouse models for studying their function”, Methods in Enzymology, 408, 355 (2006). 

P. L. Fischhaber and E. C. Friedberg, "How are specialized (low‐fidelity) eukaryotic  polymerases  selected  and  switched  with  high‐fidelity polymerases during translesion DNA synthesis?", DNA Repair (Amst). 4, 279 (2005). 

E.  C.  Friedberg  and  P.  L.  Fischhaber,  "DNA  repair  in  yeast", Encyclopedia of Molecular Cell Biology and Molecular Medicine 2nd Ed. (Editor R. A. Meyers) 3, 427 (2004). 

C. Guo, P. L. Fischhaber, M. Luk‐Paszyc, Y. Masuda, J. Zhou, K. Kamiya, C.  Kisker  and  E.  C.  Friedberg,  "Mouse  Rev1  protein  interacts  with multiple  DNA  polymerases  involved  in  translesion  DNA  synthesis", EMBO Journal, 22, 6621 (2003). 

E.  C.  Friedberg  and  P.  L.  Fischhaber,  "TB  or  not  TB:  How Mycobacterium  tuberculosis may evade drug  treatment", Cell, 113, 139 (2003). 

E. C. Friedberg and P. L. Fischhaber, "DNA replication fidelity", Nature Encyclopedia of the Human Genome 2, 167 (2003). 

P. L. Fischhaber, V. L. Gerlach, W. J. Feaver, Z. Hatahet, S. S. Wallace and E. C. Friedberg, "Human polymerase kappa bypasses and extends beyond  thymine  glycols  during  translesion  synthesis  in  vitro, preferentially incorporating correct nucleotides", Journal of Biological Chemistry, 277, 37604 (2002). 

E. C.  Friedberg, P.  L.  Fischhaber and C.  L. Kisker,  "Error‐prone DNA polymerases:  novel  structures  and  the  benefits  of  infidelity",  Cell,  107, 9 (2001).  M. S. Theses:   L. Nalbandyan “Role of Saw1 and Msh2 in Single Strand Annealing in Saccharomyces  cerevisiae”  (2016);  J.  Benoun  “Alternative  roles  for Rad7 in NER and Rad51 in SSA” (2013); D. Moore “Recruitment of the Rad1‐Rad10  Protein  Complex  to  sites  of  DNA  Double  Strand  Break Repair  and Nucleotide Excision Repair  in  Saccharomyces  cerevisiae: Examination of Rad52, Rad51 and Mre11 in DNA Double Strand Break Repair and Rad1 genetic mutations in DNA Nucleotide Excision Repair by Fluorescence Microscopy” (2011); J. Karlin “Rad51 Strand Exchange Activity Mediates  Rad1‐Rad10  Recruitment  to  Synthesis‐Dependent Strand  Annealing  Sites”  (2010);  A.  Mardiros  “The  Temporal Relationship of Nucleotide Excision Repair Factors Rad14 and Rad1‐Rad10” (2009). 

10

SIMON J. GARRETT (Simon.Garrett@csun.edu) 

B.Sc.,  University  of  Sussex  (UK)  1986;  Ph.D.,  Imperial  College  of Science  and  Technology  (UK)  1991;  Postdoctoral  research, Northwestern  University  1991‐1993;  Postdoctoral  research, University of Toronto 1993‐1996; Faculty, Michigan State University 1996‐2003; Faculty, California State University, Channel Islands 2004‐2008. (Analytical, Materials and Physical Chemistry)  Dr.  Garrett’s  general  research  area  is  in  the  field  of  experimental surface  science,  a  cross‐disciplinary  area  encompassing  aspects  of analytical  and  physical  chemistry,  materials  science  and  physics.  Surface  science  is  concerned  with  the  interactions  between  solid surfaces and adsorbed molecules and the reactions that may occur as a result of these interactions.  Of particular interest to Dr. Garrett are reactions  occurring  on  water‐ice  surfaces,  because  of  their importance  in  the  environment  and  in  astrochemistry,  and nanoparticle  materials  with  unique  optical,  chemical  or  physical properties.  Icy cloud surfaces are known to play a role in the chemistry of Earth’s atmosphere  by  catalyzing  chlorofluorocarbon  reactions  that ultimately lead to the destruction of ozone.  Ice may also participate in  the  chemistry of other planets  known  to  contain water,  such  as Mars  and  some  of  the  moons  of  Jupiter,  and  in  the  formation  of complex molecules found in comets.  Comets are largely composed of ice but also contain small and large organic molecules.  The origin of the larger molecules is unclear but at least one theory speculates that they  formed  as  a  result  of  small  molecule  chemistry  initiated  by protons, electrons or photons.  To confirm this hypothesis, Dr. Garrett performs  experiments with  small molecules  such  as  HCN,  H2S  and H2CO (formaldehyde) that have been positively identified in comets.  These  molecules  are  adsorbed  on  thin  ice  layers  in  vacuum  at temperatures down  to 85 K  (‐188  °C)  then  irradiated with photons and/or electrons.  The products are detected by mass spectrometry. A  second  research  area  revolves  around  the  synthesis  and characterization  of  nanoparticles,  materials  with  at  least  one dimension  in  the  1‐100  nm  range.    Dr.  Garrett  is  particularly interested  in  materials  with  desirable  photocatalytic  or  unusual magnetic  properties.    For  example,  TiO2  surfaces  are  known  to 

photocleave water according to 2 H2O(l)  2 H2(g) + O2(g).  However, the process  is  very  inefficient.   Using nanoparticles  is  one possible route to improving efficiency and producing hydrogen cheaply using solar radiation and in large quantities.  Hydrogen is ideal for powering the  next  generation  of  electric  vehicle  fuel  cells.    The  synthetic 

technique used to make the nanoparticles  involves evaporating the material of interest through a ‘mask’ layer then removing the mask.  Using self‐assembly to make the mask is particularly attractive and is exploited  in  Dr.  Garrett’s  laboratory.    The  particles  and masks  are examined by microscopy, particularly atomic force microscopy.  Students  in Dr. Garrett’s  laboratory  learn a wide range of skills and analytical techniques using sophisticated instrumentation in a cross‐disciplinary environment. This makes them particularly attractive to recruiters in industry, academia and education.  Selected Publications: 

V. Fernandez, A. Garcia, K. Vossoughian, E. Popov, S. Garrett and J. Eloranta, “Laser‐Assisted Detection of Metal Nanoparticles in Liquid He‐II”, Journal of Physical Chemistry A, 119, 10882 (2015). 

M. Chan, A. Capek, D.A. Brill and S.J. Garrett, “Characterization of the patina  formed  on  a  low  tin  bronze  exposed  to  aqueous  hydrogen sulfide”, Surface and Interface Analysis, 46, 433 (2014). 

N. Baca, R.D. Conner and S.J. Garrett, “Corrosion behavior of oxide‐covered  Cu47Ti34Zr11Ni8  (Vitreloy  101)  in  chloride‐containing solutions”, Materials Science & Engineering B, 184, 105 (2014). 

N.  Baca,  T.‐T.  Ngo,  R.D.  Conner  and  S.J.  Garrett,  “Small  scale resistance spot welding of Cu47Ti34Zr11Ni8 (Vitreloy 101) bulk metallic glass”, Journal of Materials Processing Technology, 213, 2042 (2013). 

L.Y. Watanabe, S.N. Roberts, N. Baca, A. Wiest, S.J. Garrett and R.D. Conner, “Fatigue and corrosion of a Pd‐based bulk metallic glass  in various environments”, Materials Science and Engineering, 33, 4021 (2013). 

Z.  Hussain,  S.J.  Garrett  and  S.O.  Stephen,  “The  instability  of  the boundary layer over a disk rotating in an enforced axial flow”, Physics of Fluids, 23, 114108/1 (2011).  

H.A. Bullen, M.J. Dorko, J.K. Oman and S.J. Garrett, “Valence and core‐level binding energy shifts in realgar (As4S4) and pararealgar (As4S4) arsenic sulfides”, Surface Science, 531, 319 (2003).  

H.A.  Bullen  and  S.J.  Garrett,  “Preparation  and  Photocatalytic Investigation  of  Continuous  and  Discontinuous  TiO2  Thin  Films”,  in Interfacial  Applications  in  Environmental  Engineering,  M.A.  Keane (Ed.), Marcel Dekker, New York, 2002. 

H.A. Bullen and S.J. Garrett, “Epitaxial Growth of CrO2 Thin Films on TiO2(110) Surfaces”,  Chemistry of Materials, 14, 243 (2002). 

H.A. Bullen and S.J. Garrett, “TiO2 Nanoparticle Arrays Prepared Using a Nanosphere Lithography Technique”, Nano Letters, 2, 739 (2002). 

J.K.  Oman,  S.J.  Garrett.  “Adsorption  and  Laser‐induced  Thermal Desorption  of  1,3‐butadiene  on  HOPG(0001)”,  Journal  of  Physical Chemistry B, 106, 10417 (2002). 

M. S. Theses:  

M. Chan “The patination of historic bronze by H2S and the effects of thiourea on silver” (2016); A. Mantanona “The use of Ru nanoparticles on support  structures  for  the production of  composite polymers via olefin  metathesis”  (2016);  K.  Vossoughian  “The  development  and catalytic testing of TiO2 and TiO2‐Fe2O3 nanoparticles using thermal evaporation”  (2016);  Y.  Zhang  “Corrosion  Resistance  of Pd43Cu27Ni10P20 Bulk Metallic Glass” (2015); N. Baca “Weldability and corrosion resistance of OF Cu47Ti34Zr11Ni8 metallic glass” (2012). 

11

BRENTON A.G. HAMMER (Brenton.Hammer@csun.edu) 

 B.S.,  Colorado  School  of  Mines,  2007;  M.Sc.,  University  of Massachusetts, Amherst,  2008; Ph.D., University  of Massachusetts, Amherst,  2013;  Postdoctoral  research,  Max‐Planck  Institute  for Polymer Research, Mainz, Germany, 2013‐2016. (Synthetic polymer chemistry)  Dr.  Hammer’s  research  focuses  on  using  synthetic  chemistry  to produce  novel  polymeric  materials  for  real  world  applications involving gas filtration/sensing, water purification, renewable energy, and robust polymer composites. Currently, the lab is investigating two primary fields:  1)   Synthesis  and  assembly  of  molecularly  defined  graphene materials Graphene‐based materials have garnered a  tremendous amount of attention due to their remarkable optical, electronic, and mechanical properties.  However,  to  date most  research  has  utilized  graphene that is undefined in terms of its functionality and dimensions, where defects in the structure can significantly diminish the properties of the materials. Thus, this research focuses on the synthesis of well‐defined graphene‐derivatives  to  control  their  molecular  uniformity, dimensions,  and  heteroatom  functionalization.  These macromolecules are being studied as a) porous membranes for gas sensing and filtration and b) as additives to improve the thermal and mechanical properties of polymer composites.  2)  Surface‐bound  polymers  for  stimuli‐responsive  membranes Polymers covalently attached to substrates have been widely used to manipulate the surface properties. Yet controlling the surface density of polymer chains in films and their hydrophilicity are two challenging fields  that  still  attract  significant  interest  from  the  scientific community. This project is looking at the synthesis of hyperbranched, phosphoryl choline‐based polymers tethered to silicon substrates in an effort to control a) the wettability and stimuli‐responsive nature of the  surface  and  b)  tailor  the  surface  density  of  the  polymer  in comparison to linear analogues. These surface‐bound polymer films are being studied in lithographic and water filtration applications. Students joining the lab will gain experience in an array of chemistry disciplines such as the synthesis and purification of small molecules, different  polymerization  and  postpolymerization  functionalization techniques, as well as with a variety of characterization methods such as  nuclear  magnetic  resonance  (NMR)  and  Infrared  (IR) spectroscopies,  size‐exclusion  chromatography  (SEC),  mass spectrometry,  gas  chromatography,  and  atomic  force  microscopy (AFM). 

Selected publications:  B.A.G.  Hammer  and  K.  Müllen,  “Dimensional  Evolution  of Polyphenylenes: Expanding in All Directions”, Chem. Rev., 116, 2103 (2015).  B.A.G.  Hammer,  R. Moritz,  R.  Stangenberg, M.  Baumgarten  and  K. Müllen,  “The Polar  Side of  Polyphenylene Dendrimers”, Chem.  Soc. Rev., 44, 4072 (2015).  B.A.G. Hammer, M.A. Reyes‐Martinez, F.A. Bokel, F. Liu, T.P. Russell, R.  C.  Hayward,  A.L.  Briseno  and  T.  Emrick,  “Robust  Polythiophene Nanowires  Cross‐linked  with  Functional  Fullerenes”, Journal  of Materials Chemistry C, 2, 9674 (2014).  B.A.G. Hammer, M.A. Reyes‐Martinez, F.A. Bokel, F. Liu, T.P. Russell, R.  C.  Hayward,  A.L.  Briseno  and  T.  Emrick,  “Reversible,  Self  Cross‐Linking Nanowires  from Thiol‐Functionalized Polythiophene Diblock Copolymers”, ACS Applied Materials & Interfaces, 6, 7705 (2014).  B.A.G.  Hammer,  M.  Baumgarten  and  K.  Müllen,  “Covalent Attachment  and  Release  of  Small  Molecules  from  Functional Polyphenylene Dendrimers”, Chem. Commun., 50, 2034 (2014).  M. Baghgar, A.M. Barnes,  E.  Pentzer, A.J. Wise,  B.A.G. Hammer,  T. Emrick,  A.D.  Dinsmore  and  M.D.  Barnes,  “Morphology‐Dependent Electronic  Properties  in  Cross‐Linked  (P3HT‐b‐P3MT)  Block Copolymer Nanostructures”, ACS Nano, 8, 8344 (2014).  B.A.G. Hammer, F.A. Bokel, R.C. Hayward and T. Emrick, “Cross‐Linked Conjugated  Polymer  Fibrils:  Robust  Nanowires  from  Functional Polythiophene Diblock Copolymers”, Chem. Mater., 23, 4250 (2011).  E. Lee, B.A.G. Hammer, J.‐K. Kim, Z. Page, T. Emrick and R.C. Hayward, “Hierarchical Helical Assembly of Conjugated Poly(3‐hexylthiophene)‐block‐poly(3‐triethylene  glycol  thiophene)  Diblock  Copolymers”,   J. Am. Chem. Soc., 133, 10390 (2011).  M.D.  Rowe,  B.A.G. Hammer  and  S.G.  Boyes,  “Synthesis  of  Surface‐Initiated  Stimuli‐Responsive  Diblock  Copolymer  Brushes  Utilizing  a Combination  of  ATRP  and  RAFT  Polymerization Techniques”, Macromolecules, 41, 4147 (2008).  

   

12

ERIC P. KELSON (Eric.Kelson@csun.edu) 

B.S., Honors, University of Utah, 1988; Ph.D., California  Institute of Technology, 1993; Postdoctoral research, Princeton University, 1993 –  1995.  (Transition  metal  complexes,  homogeneous  catalysis, organometallics, electrocatalysis)  Overview.   The Kelson  group  is developing  and applying  transition metal  catalysts  for  the  support  of  very  difficult  and/or pharmaceutically  important  reactions.  The  specific  projects  below push the envelope of traditional catalysis.  Dimeric catalysts for pharmaceutically important applications. The Kelson  lab  is  investigating  dimeric  complexes  where  two  metals (often of different oxidation states) cooperate to assist reactions  in ways that traditional single‐metal catalysts cannot. In particular, their polypyridine based ruthenium dimers catalyze the pharmaceutically important  transfer  hydrogenation  of  ketones.  They  are  now investigating electronic cooperation within our dimers and exploring strategies for customized selectivity.  

 Rapid synthesis of customized polypyridines for catalysts and anti‐tumor  agents.  Dr  Kelson’s  group  has  developed  simple  means  of coupling pyridines  into  complex  and  customized polypyridines  that can support catalysts (as described above) and/or bind DNA as anti‐tumor agents. Since some tumor cell lines actively import terpyridines and their complexes, the Kelson lab believes their polypyridines (and their  complexes)  can  target  and  kill  tumors.  This  is  under  active investigation.     

 

Nano‐crystalline metal  catalysts.  The  Kelson  group  has  developed reliable methods for preparing nanocrystals and nanowires of silver that feature specific crystal faces and capture light to drive reactions. They  also  have  found  that  silver  nanoparticles  are  convenient templates for other reactive metals that broaden the application of these nanoparticles to more reactions.  Opportunities for students. Research in the Kelson lab utilizes a wide range of synthetic and analytical techniques in the preparation of new catalysts, characterization of their activity, and investigation of their mechanistic  details.  Students  will  acquire  industrially  relevant experience in cutting‐edge organic and inorganic chemistry that can be a steppingstone toward a medical or graduate career.    Selected Publications:   

M. Mardirosian, L. Nalbandyan, A.D. Miller, C. Phan, E.P. Kelson, P.L. Fischhaber.  “Saw1  localizes  to  repair  sites  but  is  not  required  for recruitment  of  Rad10  to  repair  intermediates  bearing  short  non‐homologous 3' flaps during single‐strand annealing in S. cerevisiae”, Molecular and Cellular Biochemistry, 412, 131 (2016).  

G.  Diamante,  C. Phan,  A.S.  Celis,  J. Krueger,  E.P.  Kelson,  P.L. Fischhaber. “SAW1 is required for SDSA double‐strand break repair in S. cerevisiae”, Biochemical and Biophysical Research Communication, 445, 602 (2014).  

B. Avitia, E Macintosh, S Muhia, E Kelson, "Single‐flask preparation of polyazatriaryl  ligands  by  sequential  borylation/Suzuki‐Miyaura coupling," Tetrahedron Letters, 52, 1631 (2011).  

A. Mardiros, J.M. Benoun, R. Haughton, K. Baxter, E.P. Kelson and P.L. Fischhaber. "Rad10‐YFP Focus Induction in Response to UV Depends on RAD14 in Yeast," Acta Histochemica, 113, 409 (2011).   

E.P.  Kelson,  N.S.  Dean  and  E.  Algarin,  "Bis(3‐methoxy‐2‐pyridonato)aqua(2,2':6',2"‐terpyridine)ruthenium(II),  Hydrate, Acetonitrile (1/1/1)," Acta Crystalographica C, C63, m108 (2007).  

J.M.  Petroski,  C.D.S.  Valente,  E.P.  Kelson  and  S.  Collins,  "FTIR Spectroscopy of Flavonols in Argon and Methanol/argon Matrixes at 10  K.  Reexamination  of  the  Carbonyl  Stretch  Frequency  of  3‐Hydroxyflavone", Journal of Physical Chemistry, 106, 11714 (2002).  

 M.S. Theses:   

D.  Tran  “Investigation  of Mixed‐Valent  Ruthenium Dimers  as  Inner Sphere  Ketone  Transfer  Hydrogenation  Catalysts”  (2013);  B.  Avitia "Dimer  Intermediates  in  Polypyridine  Supported  Transfer Hydrogenation  Catalysis  and  Custom  Ligand  Synthesis"  (2010);  S. Muhia "Ligand Synthesis for Structure Versus Activity Correlations in Polypyridine Supported Transfer Hydrogenation Catalysts" (2010); E. Algarin "Influence of Intramolecular Ligand Interactions on the Redox and  Transfer  Hydrogenation  Chemistry  of  Ruthenium  Polypyridyl Complexes"  (2006); M. Behroozi "Development and  Investigation of Ru and Rh Dechlorination Catalysts" (2005); R. Binderwalla "Catalytic Dehydrogenation of Alcohols Using Rh Complexes" (2004); R. M. Lazik "Hydrogen Transfer Catalysts by a Polypyridine Ruthenium Complex Incorporating  7‐Azaindolato  Ligands"  (2004);  M.  Zhu "Electrochemistry  of  Polypyridine  Ruthenium  Complexes  Bearing  2‐Pyridonato, 2‐Pyrrolidinonato, and 7‐Azaindole Ligands" (2003); M. A. Heine "Development and Mechanistic Investigation of Homogeneous Ruthenium and Rhodium Catalysts for the Transfer Hydrogenation of Ketones" (2002); P. P. Phengsy "Ruthenium Based Catalysts for Base Assisted Alcohol Oxidation Reactions” (2001).  

13

 JHEEM D. MEDH (Jheem.Medh@csun.edu) 

B.S.  University  of  Bombay,  1982  (Chemistry,  Biochemistry);  M.S. University  of  Bombay,  1984;  Ph.D.  University  of  Texas  Medical Branch,  Galveston,  1990;  Postdoctoral  research,  University  of California at San Diego, 1991 – 1993. (Biochemistry)  Dr.  Medh’s  overall  research  interest  is  in  the  area  of  lipoprotein metabolism  and  atherosclerosis.  It  is  well  known  that  abnormal plasma  low‐density  lipoprotein  (LDL)  and  high‐density  lipoprotein (HDL)  cholesterol  levels  result  in  cardiovascular  disease.  The  lab  is interested in the molecular and cellular mechanisms that translate an anomalous lipoprotein profile into atherosclerotic lesions. The group is  studying  various  components  of  the  atherogenesis  pathway including  apolipoproteins,  lipases  and  lipoprotein  receptors.  The current emphasis is on understanding cellular events that are unique to the vessel wall and may initiate lesion formation.  The lab investigates two lipases, lipoprotein lipase (LPL) and hepatic triglyceride  lipase  (HTGL).  Both  lipases  hydrolyze  the  triglyceride component of plasma chylomicrons and very low‐density lipoprotein (VLDL)  particles  and  contribute  to  cholesterol  homeostasis.  Recent studies  have  established  that  LPL  and  HTGL  also  function  as apoproteins  and  ligands  for  lipoprotein  receptors,  associate  with lipoprotein particles and hepatic  lipoprotein receptors, and thereby enhance lipoprotein catabolism and clearance.   The Medh lab also employs in vitro studies in cultured cells to examine the  cellular  mechanisms  of  cholesterol  efflux  from  cultured macrophages.  A  recently  discovered  cell  surface  transport  protein called  ABCA1  was  shown  to  be  responsible  for  apolipoprotein  A‐I mediated cholesterol efflux. These studies are aimed at dissecting this cellular transport pathway and identifying its requirements.    A  third area of  investigation asks why diabetics are predisposed  to premature atherosclerosis. The prevalence of glycated and oxidized lipoproteins in diabetics has been implicated for their cardiovascular complications.  The Medh  lab  is  examining  if  diabetic  conditions  of hyperglycemia, hyperinsulinemia and hypertriglyceridemia enhance the expression various pro‐atherosclerotic genes.   A recently discovered member of the nuclear receptor gene family, PPAR‐γ,  has  been  associated  with  atherosclerosis  and  obesity.  A number of molecular processes are altered upon activation of PPAR‐γ  by  specific  ligands,  which  include  lipid‐  and  glucose  lowering pharmaceutical agents. The Medh lab has recently identified 4 novel isoforms of the PPAR‐γ transcript in macrophages. The next step is to 

evaluate  the  functional  differences  between  these  isoforms  using mammalian expression vectors specific for individual isoforms.  All of these research projects will provide a better understanding of the  biochemical  basis  for  the  development  and  progression  of cardiovascular disease.  Selected Publications:   D.  Akopian,  R.L.  Kawashima  and  J.D.  Medh,  “Phosphatidylcholine‐mediated  aqueous  diffusion  of  cellular  cholesterol  down‐regulates the  ABCA1  transporter  in  human  skin  fibroblasts”,  International Journal of Biochemistry Research & Review, 5, 214 (2015).  M. Jan and J.D. Medh, “ShRNA‐mediated gene silencing of lipoprotein lipase  improves  insulin  sensitivity  in  L6  skeletal  muscle  cells”, Biochemical  and  Biophysical  Research  Communications,  462,  33 (2015).  R.L.  Kawashima  and  J.D.  Medh,  "Down‐regulation  of  lipoprotein lipase  increases  ABCA1‐mediated  cholesterol  efflux  in  THP‐1 macrophages",  Biochemical  and  Biophysical  Research Communications, 450, 1416 (2014).    D.F. Dahabreh and J.D. Medh, "Activation of peroxisome proliferator activated  receptor  gamma  results  in  an  atheroprotective apolipoprotein  profile  in  HepG2  cells",  Advances  in  Biological Chemistry, 2, 218 (2012).    S.  McClelland,  R.  Shrivastava  and  J.D.  Medh,  “Regulation  of translational efficiency by disparate 5'‐UTRs of PPARγ splice variants”, PPAR Research, [Online] Article ID 193413 (2009).   V.  Lopez,  K.  Saraff  and  J.D. Medh,  “Down‐regulation of  lipoprotein lipase increases glucose uptake in L6 muscle cells”, Biochemical and Biophysical Research Communications, 389, 34 (2009).  D.  Akopian  and  J.D.  Medh,  "Genetics  and  Molecular  Biology: Phospholipid  transfer protein  in  atherogenesis", Current Opinion  in Lipidology, 17, 695 (2006).  D. Akopian and  J.D. Medh,  "Simultaneous  isolation of  total  cellular lipids and RNA from cultured cells", Biotechniques, 41, 426 (2006).  Recent MS Theses:   M.  Jan  “Silencing  LPL  Promotes  Insulin  Sensitivity  in  rat  Skeletal Muscle  Cells  and  Development  of  DMD‐hiPSC  Derived  SMPCs  for Regenerative  and  pre‐Clinical  Applications  for  DMD”  (2015);  R. Kawashima  “Regulatory  Functions  of  Lipoprotein  Lipase  on Cholesterol  Transporter  ATP‐Binding  Cassette  Transporter  A1” 

(2013);  S.  Nazemzadeh  “Regulation  of  PPAR‐  target  genes  by GW501516  in  HepG2  Cells”  (2012);  D.  Dahabreh  “Effects  PPAR‐ activation on the synthesis of apolipoprotein in HepG2 cells” (2010); P. Fausset “Investigation of a low molecular weight chromium binding peptide  potentially  involved  in  glucose  metabolism”  (2009);  Anna Jimenez  “Regulation  of  effector  genes  in  THP‐1  macrophages  by PPAR‐gamma  isoforms”  (2009); M. Haghnegahdar  “Quantitation of estrogen  receptor‐alpha mRNA  in MCF‐7  cells  by  real‐time  reverse transcriptase‐polymerase chain reaction (RT‐PCR)” (2008); D. Akopian “Regulation of cholesterol efflux from cultured human skin fibroblasts by lipoprotein liapse and phospholipids” (2007). 

14

GAGIK G. MELIKYAN (Gagik.Melikyan@csun.edu) 

B.S.  Yerevan  State  University,  Yerevan,  1973;  Ph.D.  Institute  of Elementorganic Compounds, NAS, Moscow, 1977; D.Sc.  Institute of Organic  Chemistry,  NAS,  Yerevan,  1990;  Alexander  von  Humboldt Fellow,  University  Erlangen  ‐  Nurnberg,  Erlangen,  1990  –  1992; Adjunct  Professor  of  Chemistry,  University  of  Oklahoma,  Norman, 1993 – 1995. (Organic Chemistry)  Professor  Melikyan's  research  interests  include  radical  and  ionic reactions of transition metal‐complexed unsaturated systems; novel therapeutic  agents  for  breast  cancer  treatment;  stereocontrolled radical  transformations  of  coordinated  molecules;  new  synthetic methodologies in organic and organometallic chemistry; nonsteroidal hormones;  food  chemistry;  antioxidants;  supplements;  cosmetics; environmental  chemistry. Dr. Melikyan  is  author or  coauthor of 84 research publications in peer‐reviewed scientific journals, including 7 reviews,  and  over  88  presentations  at  national  and  international conferences. He is also an author of the award‐winning book "Guilty Until  Proven  Innocent:  Antioxidants,  Foods,  Supplements,  and Cosmetics" (www.csun.edu/gmelikyan). 

Co Co

CO

CO

CHOOCOC

OC

RR'

Cobalt‐complexed propargyl radical 

First X‐ray structure of Co‐ complexed propargyl cation 

Novel manganese complexes for site‐selective DNA cleavage  

Selected Recent Publications:  

G.G. Melikyan, R. Davis, B. Anker, D. Meron and K. Duncan, "Acquiring a  prognostic  power  in  Co2(CO)6‐mediated,  dobaltocene‐induced radical  dimerizations  of  propargyl  triflates",  Organometallics,  35, 4060 (2016). 

G.G. Melikyan, R. Davis and S. Cappuccino, "Acquiring and exploiting persistency of propargyl radicals: Novel paradigms" Organometallics, 35, 2854 (2016). 

G.G.  Melikyan  and  B.  Anker,  “Radical  reactions  of  1,4‐alkadiynes: metal coordination as an effective tool for controlling the regio‐ and stereoselectivity  of  the  C‐C  bond  formation”,  Organometallics  34, 4194 (2015). 

G.G.  Melikyan,  R.  Hughes,  B.  Rivas,  K.  Duncan  and  N.  Sahakyan, “Assembling  contiguous  quaternary  carbon  atoms:  regio‐  and stereoselective rearrangements in cobalt‐directed radical reactions of 1,4‐enynes”, Organometallics 34, 242 (2015). 

G.G. Melikyan, “Propargyl Radical Chemistry: Renaissance Instigated by  Metal  Coordination”,  Accounts  of  Chemical  Research  48,  1065 (2015). 

G.G. Melikyan, E. Voorhees and R. Sepanian, "Radical reactions of the cobalt‐complexed  propargyl  acetals:  inter‐  and  intramolecular variants", Organometallics 33, 69 (2014).  

G.G. Melikyan,  L.  Carlson, N.  Sahakyan, A.  Floruti  and M. Garrison, "Impact of Reducing Agent, Temperature, and Substrate Topology on Diastereoselectivity of the Intermolecular Coupling Reactions, or How “Free”  Are  Cobalt‐Complexed  Propargyl  Radicals?",  Dalton Transactions 42, 14801 (2013).  

G.G.  Melikyan,  B.  Rivas,  S.  Harutyunyan,  L.  Carlson  and  R. Sepanian,"Cobaltocene‐Induced  Low‐Temperature  Radical  Coupling Reactions  in  a  Cobalt‐Alkyne  Series",  Organometallics  31,  1653 (2012).  

G.G.  Melikyan,  R.  Spencer  and  A.Rowe,  "1,3‐Steric  Induction  in Intermolecular  Radical  Reactions  Mediated  by  a  Co2(CO)6‐Metal Core", Organometallics, 29, 3556 (2010).  

G.G. Melikyan  and R.  Spencer,"Inter‐  and  Intramolecular  Isocarbon Couplings  of  Cobalt‐Complexed  Propargyl  Radicals:  Challenging  the Consensus", Tetrahedron, 66, 5321 (2010).  

G.G.  Melikyan,  E.  Voorhees,  C.  Wild,  R.  Spencer  and  J.  Molnar, "Carbon  Tether  Rigidity  as  a  Stereochemical  Tool  Directing Intramolecular  Radical  Cyclizations",  Tetrahedron  Letters,  51,  2287 (2010).   Recent MS Theses:   R.  Gould  “Allylic  Rearrangements  in  Cobalt‐Mediated  Radical Coupling Reactions” (2015); E. Voorhees “Transition Metal‐Mediated Radical Reactions of Propargyl Acetals” (2013); R. Sepanian “Radical Coupling  Reactions  Under  Neutral  Conditions  and  Their  Biological Relevance” (2010); R. Spencer “Inter‐ and Intramolecular Radical C‐C Bond Formation Mediated by a Transition Metal Core” (2010); C. Wild “Cobalt‐Assisted  Intramolecular  Radical  Cyclization  Reactions” (2008);  A.  Floruti  “Cross‐Coupling  of  Cobalt‐Complexed  Propargyl Radicals: Chemo‐, Regio‐, and Diastereoselective Access to 3,4‐Diaryl‐1.5‐hexadiynes”  (2008);  A.  Rowe  “Topologically  Diverse  D,L‐3,4‐Diaryl‐1,5‐alkadiynes:  Design,  Stereoselective  Synthesis  and Biotesting” (2006).

15

 MAOSHENG MIAO (Maosheng.Miao@csun.edu) 

M.S. Jilin University, China, 1991; Ph.D. Jilin University, China, 1994; Postdoctoral  research,  University  of  Antwerp,  Belgium;  Research Associate,  Case  Western  Reserve;  Research  Scientist,  Washington State University; Associate Specialist, UCSB. (Physical Chemistry)  Dr. Miao’s research focuses on three major areas: New chemistry under high pressure:  Recent work from the Miao lab showed that the conceptual boundaries of valence electrons are not absolute, especially under extreme conditions like high pressure. For example, Dr. Miao demonstrated that both the 5p electrons and the 5d empty orbitals in Cs can become reactive; making Cs behave either like a p‐block element or an anion with negative charges beyond ‐1 under pressure. His work continues in this area.  Structure‐property  relation of  functional materials: First  principles computations connect the composition and structure of matter with their  properties  and  functions,  and  therefore  are  indispensable techniques for materials and solid state chemistry research. Not only can they help in the design new materials through the search of large composition space, they can also provide in‐depth information of the atomistic and electronic structures. Equipped with a wide spectrum of  computational methods,  such  as DFT with  advanced  functionals and large scale automatic structure search methods, Dr Miao’s group is  studying  novel  two‐dimensional  materials,  the  surfaces  and interfaces of semiconductor and other functional materials. 

 Using  computer  simulation,  Dr Miao proposed  and  revealed  a  rich perspective  of  combining  the  coordinate  chemistry  of  macrocyclic molecules with honeycomb lattice of graphene. The combination also leads to a family of new materials that has potentials in many areas including photolysis and two‐dimensional superconductivity. 

Computational methods development: Dr. Miao’s major interests in this area include large scale electronic structure simulation based on orbital  free  density  functional  theory,  and  automatic  unbiased structure search for functional materials, surfaces and interfaces etc. His lab recently developed an efficient method that can automatically explore  the  surface  structures  by  virtue  of  structure  swarm intelligence. While  applying  the  method  on  the  "simple"  diamond (100)  surface,  he  discovered  a  hitherto  unexpected  surface reconstruction  featuring  self‐assembly  of  carbon  nanotubes  (CNTs) arrays.  The  intriguing  covalent  bonding  between  the  neighboring tubes creates a unique feature of carrier kinetics.  

 Using cutting edge computer simulation methods based on quantum mechanics, Dr Miao found that the molecules added to functionalize carbon  nanotube  (CNT)  may  form  strong  covalent  bond  with  the latter. Calculations have revealed the chemical  interaction between the molecules and CNT, and may guide development of carbon based electronics.   Selected Publications:  

M.S. Miao,  J.Botana,  E.  Zurek,  T.  Hu,  J.  Liu  and W.  Yang,  "Electron counting  and  a  large  family  of  two‐dimensional  semiconductors” Chemistry of Materials, 28, 1994 (2016). 

J.  Botana  and M.S Miao, "Pressure‐stabilized  lithium  caesides with caesium anions beyond  ‐1  state," Nature Communications, 5,  4861 (2014). 

S.H.  Lu,  Y.C.Wang,  H.Y.  Liu,  M.S.  Miao  and  Y.M.  Ma, "Ultrathin nanotube  self‐embedded  on  diamond  (100)  surface,"  Nature Communications, 5, 3666 (2014). 

M.S. Miao and R. Hoffmann, "High‐pressure electrides: a predictive chemical  and  physical  theory," Accounts  of  Chemical  Research, 47, 1311 (2014). 

M.S.  Miao,  "Caesium  in  high  oxidation  states  and  as  a  p‐block element," Nature Chemistry, 5, 846‐852 (2013). 

M.S.  Miao,  Q.M.  Yan,  C.G.  Van  de Walle,  W.K.  Lou,  L.L.  Li  and  K. Chang, "Polarization‐driven  topological  insulator  transition  in  a GaN/InN/GaN quantum well," Physical Review Letters, 109,  186803 (2012).  

M.S. Miao, J.A. Kurzman, N. Mammen, S. Narasimhan and R. Seshadri, "Trends  in  the  electronic  structure  of  extended  gold  compounds: Implications  for  use  of  gold  in  heterogeneous  catalysis," Inorganic Chemistry, 51, 7569 (2012). 

M.S. Miao, Z.A. Dreger, J.E. Patterson and Y.M. Gupta, "Shock wave induced  chemical  decomposition  of  RDX  single  crystals:  quantum chemistry  calculations," Journal  of  Physical  Chemistry,  112, 7383 (2008). 

16

THOMAS G. MINEHAN (Thomas.Minehan@csun.edu) 

B.A.,  Columbia College, New York,  1992;  Ph.D., Harvard University, 1998;  Postdoctoral  research,  California  Institute  of  Technology. (Organic Chemistry)  Dr. Minehan’s  research  involves  the development of atom‐efficient and environmentally friendly methodologies for organic synthesis. Of particular  interest  are  reactions  that  allow multiple  carbon‐carbon bonds  to  be  formed  in  a  single  operation  with  high  degrees  of stereoselectivity. The utility of such reactions will be demonstrated by the preparation of complex, biologically active natural products.  The Claisen rearrangement is a powerful method for forming carbon‐carbon bonds, and it is particularly useful for introducing quaternary centers in a stereo‐defined fashion. The lab is currently exploring the efficiency  and  stereoselectivity  of  a  Claisen‐like  sigmatropic rearrangement of allyl‐alkynyl ethers, which potentially allows up to three carbon‐carbon bonds to be formed in a single step.  Indium metal is a benign reagent that has been used extensively for carbon‐carbon  bond  formation  in  aqueous  media.  Furthermore, organoindium compounds (R3In) atom‐efficiently transfer all three of their  organic  ligands  in  coupling  reactions.    The  Minehan  lab  has successfully  employed  indium  reagents  in  the  synthesis  of  C‐aryl glycosides,  which  are  naturally  occuring  molecules  with  potent antitumor and antibacterial activity.  They continue to explore their utility  for  the  stereoselective  formation  of  carbon‐carbon  bonds  in these and other classes of natural products. 

a. The Synthesis of C‐Aryl Glycosides. b. 3,3‐Sigmatropic Rearrangement of Allyl‐Alkynyl ethers. 

Selected Publications:  K. Ng, V. Tran and T. Minehan, "A single‐flask synthesis of α‐alkylidene and  α‐benzylidene  lactones  from  ethoxyacetylene,  epoxides/oxetanes, and carbonyl compounds", Tetrahedron Letters, 57, 415‐419 (2016).  

H. Panesar, J. Solano and T.G. Minehan, “Synthesis and DNA binding profile of N‐mono‐ and N,N'‐disubstituted  indolo[3,2‐b]carbazoles”, Organic and Biomolecular Chemistry, 13, 2879 (2015).  

X.  Cai,  K.  Ng,  H.  Panesar,  A.  Yepremyan  and  T.G. Minehan,  “Total Synthesis  of  the  Antitumor  Natural  Product  Polycarcin  V  and Evaluation  of  Its  DNA  Binding  Profile”,  Organic  Letters,  16,  2962 (2014).  

M.  Mavlan,  K.  Ng,  H.  Panesar,  A.  Yepremyan  and  T.G.  Minehan, “Synthesis of 3,3'‐di‐O‐methyl Ardimerin and exploration of its DNA binding properties”, Organic Letters, 16, 2212 (2014).  

A.  Yepremyan  and  T.G.  Minehan,  "Total  Synthesis  of  Indole‐3‐Acetonitrile‐4‐Methoxy‐2‐C‐b‐D‐Glucopyranoside.  Proposal  for Structural Revision of the Natural Product", Organic & Biomolecular Chemistry, 10, 5194 (2012).  

V.  Tran  and  T.G.  Minehan,  "Intramolecular  [2  +  2]  Cycloaddition Reactions of Alkynyl Ether Derived Ketenes. A Convenient Synthesis of Donor–Acceptor Cyclobutanes", Organic Letters, 13, 6588 (2011).   

A.A.  Tudjarian  and  T.G.  Minehan,  "[3,3]‐Sigmatropic Rearrangement/5‐Exo‐Dig  Cyclization  Reactions  of  Benzyl  Alkynyl Ethers: Synthesis of Substituted 2‐Indanones and Indenes", Journal of Organic Chemistry, 76, 3576 (2011).   

H.  Dhanjee  and  T.G.  Minehan,  "Indium‐Mediated  Allylation  of Aldehydes, Ketones, and Sulfonimines with 2‐(Alkoxy)allyl bromides", Tetrahedron Letters, 51, 5609 (2010).   

A.  Yepremyan,  B.  Salehani  and  T.G.  Minehan,  "Concise  Total Syntheses of Aspalathin and Nothofagin", Organic Letters, 12, 1580 (2010).   

J.A.  Moral,  S.‐J.  Moon,  S.  Rodriguez‐Torres  and  T.G.  Minehan,  "A Sequential  Indium‐Mediated  Aldehyde  Allylation/Palladium‐Catalyzed Cross‐Coupling Reaction  in  the  Synthesis of  2‐Deoxy‐?‐C‐Aryl Glycosides", Organic Letters, 11, 3734 (2009).   

J.R.  Sosa,  A.T.  Tudjarian,  and  T.G.  Minehan,  "Synthesis  of  Alkynyl Ethers and Low Temperature Sigmatropic Rearrangement of Ally and Benzyl Alkynyl Ethers", Organic Letters, 10, 5091 (2008).   

V.  Papoian  and  T.G.  Minehan,  "Palladium‐Catalyzed  Reactions  of Arylindium Reagents Prepared directly from Aryl Iodides and Indium Metal", Journal of Organic Chemistry,  73, 7376 (2008).   M. S. Theses:  C. Dimirjian, “Towards the Synthesis of Diandraflavone” (2015); X. Cai, “Total  synthesis  of  Polycarcin  V”  (2014); M. Mavlan,  “Synthesis  of 3,3’‐di‐O‐methylardimerin and evaluation of its DNA binding profile” (2014);  C.  Omura,  “Synthesis  of  aryl  piperidine  and  aryl  aza‐sugar compound: Mimics of DNA‐intercalating agents” (2012); S. Rodriguez‐Torres,  "A New Route  for  the  Stereoselective  Synthesis  of  2‐Deoxy‐Beta‐C‐Aryl Glycoside Natural Compounds" (2010).  

17

TAEBOEM OH (Taeboem.Oh@csun.edu) 

B.S., Juniata College, Pennsylvania, 1980; Ph.D., University of Virginia, 1985; Postdoctoral research, U.C. Irvine.  (Organic Chemistry)  Dr.  Oh's  research  is  in  the  development  of  new  methods  and strategies  for  organic  synthesis.    These methods will  be  applied  to undertake  efficient  syntheses  of  complex  naturally  occurring molecules, particularly those with biological activity and potential use in medicine or medical research.  The  Diels‐Alder  reaction  is  one  of  the  most  powerful  reactions  in organic  synthesis.   However,  hetero Diels‐Alder  reactions have not been developed to the same extent as in all carbon systems.  One of the goals of the Oh lab is to develop and apply the hetero Diels‐Alder reaction to natural product synthesis. Current targets of interest are indole alkaloids, starting with ergot alkaloids, and histrionicotoxins.    Many  drugs  are  chiral  existing  in  right‐and  left‐handed  molecular forms,  that  is,  the  two  mirror  images  of  the  drug  can  differ considerably  in their pharmacological effects. The Oh  lab project  in this  area  involves  the  development  of  chiral  Lewis  acids  that  can catalyze and induce asymmetry in organic transformations.  The Oh lab also has an interest in ionic liquids and use of ionic liquids in  organic  reactions.  Some  reasons  for  this  interest  are  that  it  is  a potential environmentally friendly synthetic method, immobilization of  catalyst  for  a more  efficient  synthetic method,  and  others.  This interest lies in that ionic liquids with it unique solvation properties can improve chemical transformations, specifically higher selectivity and increased reactivity for unreactive systems in traditional solvents. 

Ergot Alkaloids Histrionicotoxin Multidentate Lewis acids

  

  Selected Publications:   R. Kim, I. Meracz, L. Serbulea, G. Cebero, T. Oh, "Approaches to Imino diels‐Alder Reactions in Imidazolium Ionic Liquids" In Ionic Liquids in Organic  Synthesis,  ACS  Symposium  Series  950,  American  Chemical Society, Washington, DC, 2007, Chapter 8, 95‐103.  W.G. Earley, J.E. Jacobsen, A. Madin, G.P. Meier, C.J. O'Donnell, T. Oh, D.W. Old,  L.E. Overman and M.J.  Sharp,  “Aza‐cope  rearrangement‐mannich cyclizations  for  the  formation of  complex  tricyclic amines: stereocontrolled  total  synthesis  of  (+/‐)‐gelsemine”,  Journal  of  the American Chemical Society, 127, 18046 (2005). 

 A.  Madin,  C.J.  O'Donnell,  T.  Oh,  D.W.  Old,  L.E.  Overman  and M.J. Sharp,  “Use  of  the  intramolecular  Heck  reaction  for  forming congested  quaternary  carbon  stereocenters.  Stereocontrolled  total synthesis  of  (+/‐)‐gelsemine”,  Journal  of  the  American  Chemical Society, 127, 18054 (2005).  I.  Meracz  and  T.  Oh,  "Asymmetric  Diels‐Alder  reactions  in  ionic liquids”, Tetrahedron Letters, 44, 6465 (2003).  T. Oh, P. Lopez and M. Reilly, "Simultaneous coordination of dimethyl crotonthioamide  by  1,8‐naphthalenediylbis(mercuric‐trifluoroacetate).  Synthesis  of  optically  pure  2,2'‐bisboryl‐, bismercuric‐,  bissilyl‐,  bisstannyl‐substituted  1,1'‐binaphthyl compounds.  Catalysis  of  Diels‐alder  reactions  of  O‐ethyl crotonthioate  by  2,2'‐bismercuric‐1,1'‐binaphthalene",  Recent Research Developments in Organic Chemistry 6, 379 (2002).  P. Buonora, J. C. Olsen and T. Oh, "Recent Advances in Imino Diels‐Alder Reactions", Tetrahedron 57(29), 6099 (2001).  T. Oh and M. Reilly, "Chiral Bidentate Lewis Acids Derived From 1,8‐Naphthalenediylbis(dichloroborane)  and  N‐Toluenesulfonyl  Amino Acids or Diols", Trends in Organic Chemistry 9, 107 (2001).  P.  Lopez,  M.  Reilly  and  T.  Oh,  “Synthesis  of  Optically  Pure  2,2'‐dimercurio‐1,1'‐binaphthyl  Compounds:  Catalysis  of  Diels‐Alder Reactions  of  O‐Ethyl  Crotonthioate”,  European  Journal  of  Organic Chemistry, 2901 (2000).  P.  Lopez  and  T.  Oh,  "Simultaneous  Coordination  of  Dimethyl Crotonthioamide  by  1,8–Naphthalenediylbis(mercurictrifluoro‐acetate)", Tetrahedron Letters, 41(14), 2313 (2000).  M. S. Theses:   O.  Rattanaprasit  “Urea  and  thiourea  catalysts”  (2007);  J.  Mecom “Synthetic methods towards the synthesis of ergot alkaloids” (2006); C.  Yulek  “Atropisomerism  in  Pyridyl  Systems”  (2006);  Z.  Fakhary “Synthetic Studies of Aza‐ and Oxa‐Spirocyclic Compounds” (2006); R. J. Kim “Ionic Liquids in Organic Reactions” (2005); T. Tasu “Binaphthyl Imide  Atrope  Isomers  in  Asymmetric  Syntheses”  (2005);  A.  Schultz “Studies Directed  Toward  the  Total  Synthesis  of  Ergoline Alkaloids” (2003); I. Meracz “Diels‐Alder Reactions in Ionic Liquids” (2001); J.‐C. Olsen “Binaphthyl Chiral Auxilaries for Conjugate addition” (2000); P. Huang  “Novel  Approaches  to  the  Synthesis  of  Azaspirocyclic Compounds”  (1999);  P.  Lopez  “Simultaneous  Coordination  of Thiocarbonyl Groups by Bidentate Lewis Acids”, (1999).                 

18

YANN SCHRODI (Yann.Schrodi@csun.edu) 

B.S. University Louis Pasteur, Strasbourg, 1994; M.S. University Louis Pasteur,  Strasbourg,  1995;  Ph.D.  Massachusetts  Institute  of Technology, 2001; Materia, Inc., Pasadena, CA, 2001‐2007. (Inorganic and Organometallic Chemistry)  

Dr.  Schrodi’s  general  research  interests  are  in  the  development  of catalysts  based  on  inorganic  or  organometallic  transition  metal complexes.    Dr.  Schrodi’s  vision  is  to  contribute  to  the  field  of Inorganic and Organometallic Chemistry on fundamental and applied levels,  by  investigating  new  ways  to  activate  small  molecules  and developing  catalysts  useful  in  the  pharmaceutical  and  chemical industry.       

One area of current research concerns the design and development of  novel  olefin  metathesis  catalysts.    These  catalysts  have  had  a tremendous impact on synthetic chemistry over the past decade.  This fact was  recognized with  the  awarding  of  the  2005 Nobel  Prize  in Chemistry to Chauvin, Grubbs and Schrock for the development of the olefin metathesis method.   Despite  the great advances achieved  in this  field during the past  fifteen years,  there remain several unmet challenges.  Particularly attractive goals include the development of longer‐lived  ruthenium  olefin metathesis  catalysts  and  of  catalytic systems based on metals other and less expensive than ruthenium.  The Schrodi group is currently working towards these goals.    

A  second  area  of  current  focus  is  the  preparation  of  new  ligands, including  highly  encumbered  N‐heterocyclic  carbene  (NHC)  ligands and their applications to reactions catalyzed by late transition metals (e.g., ruthenium, rhodium, and palladium).  Since their discovery by Arduengo, NHCs  have  been widely  used  to  ligate  transition metals and  have  enabled  tremendous  improvements  in  transformations such  as  olefin  methathesis  and  palladium‐catalyzed  C‐C  coupling reactions.    Larger  NHC  ligands  are  often  able  to  impart  superior properties to the catalysts that contain them, such as faster initiation, greater stability, and greater selectivity.  Therefore, the development of  highly  encumbered  NHC molecules  promises  to  lead  to  further catalyst  improvements  and  to  access  novel  and  reactive  low‐coordinate NHC‐metal complexes.       

Finally, a third area of  interest  involves the design and synthesis of homo‐  and  hetero‐multinuclear  metal  complexes  towards  the activation and transformation of small molecules (e.g., N2 and CO2).   

Dr.  Schrodi’s  research  employs  techniques  of  organic  synthesis, inorganic and organometallic chemistry and catalysis, utilizing special equipment  (e.g.,  inert‐atmosphere  glove  boxes,  inert‐gas/vacuum lines, and modern solvent purification systems of  the Grubbs‐type) and  a  wide  range  of  analytical  methods  (e.g.,  multinuclear  NMR, single‐crystal X‐ray crystallography, GC, GC‐MS, and LC‐MS). 

In addition to learning these synthetic and analytical lab techniques, students  in the Schrodi  laboratory will acquire strong skills  in areas such  as  problem  solving  and  proper  use  of  laboratory  notebooks.  These  assets  will  help  them  build  a  successful  career  in  fields  like education, academic or industrial research, and medical professions.        Selected Publications: 

W.‐S.  DeRieux,  A.  Wong  and  Y.  Schrodi.  "Synthesis  and characterization of iron complexes based on bis‐phosphinite PONOP and bis‐phosphite PONOP pincer ligands", Journal of Organometallic Chemistry, 772‐773, 60 (2014). 

D.S.  Tabari,  D.R.  Tolentino  and  Y.  Schrodi.  "Reactivation  of  a Ruthenium‐Based Olefin Metathesis Catalyst", Organometallics, 32, 5 (2013). 

L.R. Jimenez, D.R. Tolentino, B.J. Gallon and Y. Schrodi, “Development of  a Method  for  the  Preparation  of  Ruthenium  Indenylidene‐Ether Olefin Metathesis Catalysts”, Molecules, 17, 5675 (2012). 

L. Jimenez, B.J. Gallon and Y. Schrodi, "A Most Convenient and Atom‐Economic  Preparation  of  a  Highly  Active  Ring‐Closing  Metathesis Catalyst", Organometallics, 29, 3471 (2010). 

D. Anderson, T. Ung, G. Mkrtumyan, G. Bertrand, Y. Schrodi and R. H. Grubbs.  "Kinetic  Selectivity  of  Olefin  Metathesis  Catalysts  Bearing Cyclic(alkyl)(amino) Carbenes", Organometallics, 27, 563 (2008). 

I.C.  Stewart,  T.  Ung,  A.A.  Pletnev,  J.M.  Berlin,  R.H.  Grubbs  and  Y. Schrodi,  "Highly  Efficient  Catalysts  for  the  Formation  of Tetrasubstituted  Olefins  via  Ring‐Closing  Metathesis",  Organic Letters, 9, 1589 (2007). 

Y. Schrodi and R.L. Pederson. "Evolution and Applications of Second‐Generation  Ruthenium  Olefin  Metathesis  Catalysts",  Aldrichimica Acta, 40, 45 (2007). 

T. Ung, A. Hejl, R.H. Grubbs and Y. Schrodi, "Latent Ruthenium Olefin Metathesis  Catalysts  That  Contain  an  N‐Heterocyclic  Carbene Ligand", Organometallics, 23, 5399 (2004). 

Y. Schrodi, P.J. Jr. Bonitatebus and R.R. Schrock, "Cationic Zirconium Complexes that Contain Mesityl‐Substituted Diamido/Donor Ligands. Decomposition  via  CH  Activation  and  Its  Influence  on  1‐Hexene Polymerization", Organometallics, 20, 3560 (2001).  M. S. Theses:   J.  Carter  “Hoveyda‐Grubbs  Second  Generation  Olefin  Metathesis Catalysts  Bearing  Hemi‐Labile  Ether  Arms:  Synthesis,  Performance, and  Structural  Analysis”  (2016);  S.  Ruark  “Iron  and  Molybdenum Complexes Supported by Pincer Ligands: Towards the Development of New  Olefin  Metathesis  Catalysts”  (2016);  W.‐S.  DeRieux  “Iron Coordination with Bis‐Phosphinite PONOP and Bis‐Phosphite PONOP Pincer Ligands: Toward the Development of Iron Alkylidenes” (2013); D. Tabari “First Regeneration of a Ruthenium‐Based Olefin Metathesis Catalyst” (2012). 

19

DANIEL TAMAE (Daniel.Tamae@csun.edu) 

 B.S., California State University,  Los Angeles, 2001; Ph.D., Beckman Research  Institute,  City  of  Hope,  2011;  Postdoctoral  research, University of Pennsylvania, 2011‐2016. (Biochemistry)  The  Tamae  Lab  applies  the  principles  and  tools  of  biochemistry, analytical  chemistry  and  molecular  biology  to  interrogate  the intersection of cellular metabolism and cancer.  Dr. Tamae’s broader interests  include  understanding  adaptive  mechanisms  that  cancer cells employ to become resistant to treatment.  Cancer Biology and Metabolism 1.  Glucose metabolism: A  variety  of  tumor  types metabolize  large amounts of glucose relative to normal tissue.  This hallmark has come to be known as the Warburg effect. The Tamae lab will investigate the molecular mechanisms that these cancer cells utilize to detoxify the toxic  by‐products  of  glucose  such  as  the  highly  reactive  alpha‐oxoaldehyde,  methylglyoxal.   The  ultimate  goal  is  to  metabolically target  these  detoxification  pathways  in  tumor  types  that  are glycolytic.  2. Hormone metabolism: Breast  and  prostate  cancer  are  the most frequently diagnosed cancers in the developed world.  Both cancers are hormone‐driven.  Hormone biosynthesis and signaling are thus a rich  area  for  therapeutic  targeting  and  form  a  cornerstone  in treatment.   These  therapies  are  effective  and  increase  survival  in many  patients,  but  a  subset  of  patients  have  tumors  display resistance and fail to respond to available therapies.  Triple negative breast cancer and castration‐resistant prostate cancer are two such examples  of  difficult  to  treat  subsets  that  have  poor  patient prognosis. The Tamae lab will interrogate hormone metabolism and compensatory  mechanisms  in  response  to  therapy  in  order  to improve our understanding of resistance.  3.  Metabolic  syndrome  and  cancer  risk: The  metabolic  syndrome encompasses  obesity  and  diabetes,  both  of  which  are  a  growing burden  on  healthcare  systems world‐wide.  While  the  primary  risk associated with the metabolic syndrome is cardiovascular disease, a growing  body  of  research  suggests  that  the  hyperlipidemia  and hyperglycemia  may  also  increase  one's  relative  risk  for  certain cancers.   Separate  epidemiological  data  also  indicates  that  the affordable  and  regularly  prescribed  anti‐diabetic  drug,  metformin reduces  one's  relative  risk  for  certain  cancers.   Teasing  out  the underlying mechanisms between the metabolic syndrome and cancer 

is of particular interest to the lab as there may be multiple layers of cross‐talk  between  a  variety  of  signaling  and  metabolic  pathways such as that of glucose and hormone metabolism.  The confluence of reactive  oxygen  species  and  reactive  carbonyl  species  in  the metabolic syndrome cellular milieu is of interest as they may conspire to damage DNA and lead to mutagenesis, which can lead to cancer.  We are interested to investigate the role of metformin as a scavenger of reactive carbonyl species which would give a molecular mechanism for  the  epidemiological  data  showing  it  to  be  a  chemopreventive agent.  Selected publications: 

T. Zang, D. Tamae, C. Mesaros, Q. Wang, M. Huang, I.A. Blair and T.M. Penning, “Simultaneous quantitation of nine hydroxy‐androgens and their  conjugates  in  human  serum  by  stable  isotope  dilution  liquid chromatography  electrospray  ionization  tandem  mass spectrometry”,  Journal  of  Steroid  Biochemistry  and  Molecular Biology, 165, 341 (2017). 

T.M.  Penning  and  D.  Tamae,  "Current  advances  in  intratumoral androgen  metabolism  in  castration‐resistant  prostate  cancer", Current  Opinions  in  Endocrinology  Diabetes  and  Obesity,  23,  264 (2016). 

D. Tamae, E. Mostaghel, B. Montgomery, P.S. Nelson, S.P. Balk, P.W. Kantoff,  M.E.  Taplin  and  T.M.  Penning,  "The  DHEA‐sulfate  depot following P450c17 inhibition supports the case for AKR1C3 inhibition in  high  risk  localized  and  advanced  castration  resistant  prostate cancer", Chemical Biological Interactions, 234, 332 (2015). 

D. Tamae, M. Byrns, B. Marck, E.A. Mostaghel, P.S. Nelson, P. Lange, D.  Lin,  M.E.  Taplin,  S.  Balk,  W.  Ellis,  L.  True,  R.  Vessella,  B. Montgomery,  I.A. Blair and T.M. Penning, "Development, validation and  application  of  a  stable  isotope  dilution  liquid  chromatography electrospray  ionization/selected  reaction  monitoring/mass spectrometry  (SID‐LC/ESI/SRM/MS)  method  for  quantification  of keto‐androgens in human serum", Journal of Steroid Biochemistry and Molecular Biology, 138, 281 (2013). 

D. Tamae, P. Lim, G.E. Wuenschell and J. Termini, "Mutagenesis and repair  induced  by  the DNA  advanced  glycation  end  product N2‐(1‐carboxyethyl)‐2'‐deoxyguanosine  in  human  cells", Biochemistry, 50, 2321 (2011). 

G.E. Wuenschell, D. Tamae, A. Cercillieux, R. Yamanaka, C. Yu and J. Termini,  “Mutagenic  potential  of  DNA  glycation: miscoding  by  (R)‐ and  (S)‐N2‐(1‐carboxyethyl)‐2’‐deoxyguanosine”,  Biochemistry,  49, 1814  (2010).by  the  DNA  advanced  glycation  end  product  N2‐(1‐carboxyethyl)‐2'‐deoxyguanosine  in  human  cells", Biochemistry, 50, 2321 (2011).  

20

JESSICA L. VEY (Jessica.Vey@csun.edu) 

B.S.,  Temple  University,  Philadelphia,  2001;  Ph.D.,  Massachusetts Institute  of  Technology,  2008;  Postdoctoral  research,  Vanderbilt University. (Biochemistry and Structural Biology)  The general research interests of the Vey lab lie in protein structure and  engineering.  X‐ray  crystallography,  bioinformatics  and biochemical  characterization  are  used  to  elucidate  the  details  of enzyme  catalysis,  with  the  long‐term  goal  of  modifying  target enzymes in a rational manner.  Bacteria carry out many processes that are essential to humans, such as fermentation to produce food and alcohol, synthesis of medically valuable  products,  and  breakdown  of  pollutants.  A  thorough understanding  of  the  mechanisms  of  these  processes  will  allow researchers  to  harness  the  power  of  these  bacteria  for biotechnological applications; for example, to design more effective therapeutics,  carry  out  more  efficient  bioremediation,  or  develop inexpensive methods for catalysis of industrial chemical reactions.  A  starting  point  for  research  in  the  Vey  lab  is  an  attempt  to understand  the  structural  determinants  for  activity  of  the  Class  D flavin‐containing monooxygenases  (FMOs).    Representatives of  this enzyme  family  have  been  identified  in  antibiotic  biosynthetic pathways as well as pathways bacteria use to degrade several specific aromatic molecules (dibenzothiophene, for example).  New members of this class of enzymes are continually being discovered, and Dr. Vey suspects that this scaffold will prove to be quite useful for biotech‐nological applications.  A more complete understanding of the Class D  FMO mechanisms will  allow  for  enzyme  engineering  for  specific biotechnological purposes (developing new antibiotics, for example).  The Vey lab is currently focusing on the  structural  characterization  of two Class D FMOs:  isobutylamine‐N‐hydroxylase  (vlmH)  and  DnmZ.  Both of these enzymes are involved in  the  biosynthetic  pathways  of molecules  with  antibiotic  and anticancer  activity  (valanimycin and daunorubicin,  respectively, both of which have efficacy against bacteria  as  well  as  several  cancers  –  including  leukemias),  and characterizing  them  will  help  provide  an  understanding  of  the methods bacteria used to make these two antibiotics.  The  primary  method  the  Vey  laboratory  uses  is  protein  X‐ray crystallography.  Crystals of the protein of interest are grown in small 

volumes and examined under a microscope.  These crystals are frozen and shipped to synchrotron facilities, where they are irradiated with high  intensity  X‐rays.    The  crystals  diffract  the  X‐rays,  yielding  a diffraction pattern (shown below).  Analysis of the diffraction pattern allows  for  the  generation  of  electron  density  maps  (also  shown below) that are used to build atomic‐level models of the protein of interest.  Analysis of the structure gives insight into the mechanism of action of the protein. 

Students  in  the  Vey  lab  have  the opportunity  to  learn  standard biochemical techniques,  including  protein  expression and  purification,  assaying  for  enzymatic activity,  molecular  biology,  crystallization, analysis of X‐ray diffraction data and model building  /  refinement,  and  bioinformatics.  Participation  in  this  research  will  provide students  with  a  molecular‐level understanding  of  enzymatic  catalysis  in  their  enzyme  of  interest, 

familiarity  with  common biochemical  research  techniques and  experience  with  the  analysis and  communication  of  scientific results.  Several  projects  aimed  at structural  characterization  of biotechnologically  interesting enzymes are currently ongoing. For more  detailed  descriptions  of current  research  projects,  please contact Dr. Vey. 

 

Selected Publications:  

L. Gonzalez‐Osorio, K. Luong, S. Jirde, B.A. Palfey and J.L. Vey, "Initial investigations of C4a‐(hydro)peroxyflavin intermediate formation by dibenzothiophene  monooxygenase."  Biochemical  and  Biophysical Research Communications, 481, 189 (2016).  C.A.  Jordan, B.A. Sandoval, M.V. Serobyan, D. Gilling, M.P. Groziak, H.H.  Xu  and  J.L.  Vey,  "Crystallographic  insights  into  the  structure‐activity relationships of diazaborine enoyl‐ACP reductase inhibitors", Acta Crystallographica, F71, 1521 (2015).   L. Sartor, C. Ibarra, A. Al‐Mestarihi, B.O. Bachmann and J.L. Vey, "X‐ray crystal structure of DnmZ, a nitrososynthase in the Streptomyces peucetius  anthracycline  biosynthetic  pathway."  Acta  Crystallo‐graphica, F71, 1205 (2015).   D.P. Dowling, J.L. Vey, AK. Croft and C.L. Drennan, “Structural diversity in the AdoMet radical enzyme superfamily”, Biochimica et Biophysica Acta, Proteins and Proteomics 1824, 1178 (2012).   

J.L. Vey and C.L. Drennan, “Structural Insights into Radical Generation by  the  AdoMet  Radical  Superfamily”,  Chemical  Reviews  111,  2487 (2011).  

21

Surfing at Topanga beach     

For more information regarding the Master's Degree programs in Chemistry or Biochemistry, please write or e‐mail: 

 Graduate Coordinator 

Department of Chemistry and Biochemistry California State University, Northridge Northridge, California 91330‐8262 E‐mail: karin.crowhurst@csun.edu 

 Visit the CSUN Chemistry and Biochemistry home page 

http://www.csun.edu/chemistry