Δομικός χαρακτηρισμός πολυμόρφων ινσουλίνης απουσία και παρουσία προσδετών πολλαπλής δράσης

• Κύριος συγγραφέας: Κοντού, Παρασκευή
• Άλλοι συγγραφείς: Σπηλιόπουλος, Νικόλαος
• Μορφή: Image
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2018
• Θέματα: X-ray; Crystallography; Insulin; pH; Paracetamol; Pterostilbene; Polymorphism; 548.8

Στην παρούσα μεταπτυχιακή εργασία πραγματοποιήθηκε μελέτη του πολυμορφισμού της ανθρώπινης ινσουλίνης (human insulin-HI) σε διαφορετικές συνθήκες κρυστάλλωσης μέσω κρυσταλλογραφίας ακτίνων-Χ. Για το σκοπό αυτό πραγματοποιήθηκαν πολυάριθμα πειράματα κρυστάλλωσης της HI σε εύρος τιμών pH από 4.5 έως 8.5 περίπου παρουσία των μικρών οργανικών προσδετών παρακεταμόλη και πτεροστιλβένη αλλά και απουσία αυτών. Οι κρύσταλλοι που προέκυψαν χρησιμοποιήθηκαν σε πειράματα περίθλασης ακτίνων-Χ τα οποία πραγματοποιήθηκαν στο Ευρωπαϊκό σύγχροτρον, ESRF, της Γαλλίας (Πειραματικός σταθμός ID22) καθώς και στο εργαστηριακό περιθλασίμετρο X’Pert Pro (PANalytical). Τα δεδομένα που συλλέχθησαν και από τις δύο πηγές είχαν πολύ καλή ταύτιση μεταξύ τους. Η τεχνική που ακολουθήθηκε για τα πειράματα περίθλασης ήταν η X-ray Powder Diffraction (XRPD), η οποία τα τελευταία χρόνια έχει αναδειχθεί σε ένα σημαντικό εργαλείο χαρακτηρισμού πρωτεϊνικών πολυκρυσταλλικών ιζημάτων. Από τη μελέτη αυτή, προέκυψαν 3 πολύμορφα της HI που χαρακτηρίζονται από 2 διαφορετικές κρυσταλλικές συμμετρίες, την εξαγωνική και την κυβική ενώ πραγματοποιήθηκε ο προσδιορισμός κάθε κρυσταλλικής φάσης στο επίπεδο της μοναδιαίας κυψελίδας. Ενδιαφέρον παρουσίασε η μεταβολή των πλεγματικών σταθερών από τη μια διαμόρφωση στην άλλη με την αύξηση του pH. Τα αποτελέσματα της μελέτης αυτής επιδεικνύουν την αποδοτικότητα και ακρίβεια της μεθόδου XRPD για διαλογή πολυμόρφων και επίλυση δομών σε ένα εύρος συνθηκών κρυστάλλωσης μακρομορίων. Κατά την μελέτη HI κρυσταλλωμένης απουσία προσδετών παρατηρούνται τρεις διακριτές κρυσταλλικές φάσεις. Σε σχετικά όξινο pH (5-6.5) το μόριο κρυσταλλώνει σε εξαγωνική συμμετρία R3 και η μοριακή διαμόρφωση είναι T6 , σε υψηλότερες τιμές pH(6.5-7.7) η διαμόρφωση αλλάζει σε T3R3f και σε τιμές pH (7.8 και 8.5) η κρυσταλλική συμμετρία μεταβάλλεται σε κυβική Ι213. Για το σύμπλοκο ινσουλίνης με παρακεταμόλη, σε εύρος pH περίπου 5-8 παρατηρείται εξαγωνική συμμετρία R3, με T3R3f διαμόρφωση της HI ενώ σε τιμές pH υψηλότερες του 8, η συμμετρία αλλάζει ολοκληρωτικά σε κυβική T3R3f. Τέλος για την ινσουλίνη συγκρυσταλλωμένη με πτεροστιλβένη σε σχετικά όξινο pH (5.4-6.3) η διαμόρφωση της ινσουλίνης είναι T6 ενώ σε υψηλότερες τιμές pH(6.6-7.1) η διαμόρφωση αλλάζει σε T3R3f. Στα δείγματα με τις υψηλότερες τιμές pH (7.4-8.3) η κρυσταλλική συμμετρία μεταβάλλεται ολοκληρωτικά σε κυβική Ι213. Ανάμεσα στα πολύμορφα που εντοπίσθηκαν, μεγάλο ενδιαφέρον είχε το κυβικό πολύμορφο ινσουλίνης χωρίς προσδέτη που χαρακτηρίζεται κρυσταλλογραφικά από πλεγματικές σταθερές που δεν είχαν καταχωρηθεί στην διεθνή τράπεζα πρωτεϊνικών δομών (Protein Data Bank) όπου και κατατέθηκε (Karavasili et al., 2018). Οι επιδράσεις των μικρών οργανικών μορίων στη δομή και τη λειτουργία της HI είναι μια περιοχή που προσελκύει μεγάλο επιστημονικό ενδιαφέρον παγκοσμίως, λόγω της δυνατότητας ενίσχυσης των φαρμακοκινητικών και φαρμακοδυναμικών προφίλ των φαρμάκων με βάση την HI . Στην παρούσα μελέτη, η ΗΙ συγκρυσταλλώθηκε με παρακεταμόλη που έχει καταπραϋντικές και αναλγητικές δράσεις καθώς και με την πολυφαινόλη πτεροστιλβένη, φυτικό παράγωγο με αντιοξειδωτικές, αντιδιαβητικές και γενικευμένα ευεργητικές δράσεις.