Δομικός χαρακτηρισμός της ανθρώπινης ινσουλίνης παρουσία και απουσία οργανικών προσδετών & ανάπτυξη της πρώτης μακρομοριακής βάσης δεδομένων BioXRPD

Thumbnail Image
Date
Authors
Τριανταφυλλίδης, Δημήτριος-Παναγιώτης
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Η παρούσα μεταπτυχιακή εργασία εστιάζει στη συνδυαστική χρήση τεχνικών περίθλασης ακτίνων Χ για το δομικό χαρακτηρισμό συμπλόκων ανθρώπινης ινσουλίνης – προσδετών φαρμακευτικού ενδιαφέροντος, καθώς και στην ανάπτυξη και αξιολόγηση της πρώτης βάσης δεδομένων με μοτίβα περίθλασης πολυκρυσταλλικών πρωτεϊνικών δειγμάτων. Η εξωγενής χορήγηση ανθρώπινης ινσουλίνης αποτελεί μέχρι και σήμερα την κύρια θεραπεία που λαμβάνουν καθημερινά εκατομμύρια διαβητικοί ασθενείς παγκοσμίως. Στοχεύοντας στην μείωση των απαραίτητων ημερήσιων δόσεων και τη βελτίωση του επιπέδου ζωής των ασθενών, τα κρυσταλλικά σκευάσματα επιτρέπουν την αργή και ελεγχόμενη αποδέσμευση της ινσουλίνης στην κυκλοφορία. Στα σκευάσματα αυτά, η ινσουλίνη είναι συχνά συμπλοκοποιημένη με μικρά οργανικά μόρια. Στην παρούσα εργασία πραγματοποιήθηκε μία ενδελεχής δομική μελέτη συμπλόκων ανθρώπινης ινσουλίνης με τους προσδέτες 4-ethylresorcinol και p-coumaric acid. Ο πολυμορφισμός της ινσουλίνης συναρτήσει του pH μελετήθηκε μέσω πειραμάτων περίθλασης από πολυκρυσταλλικά δείγματα (XRPD), ενώ κρυσταλλικές δομές για ορισμένα πολύμορφα επιλύθηκαν μέσω πειραμάτων περίθλασης από μονοκρυστάλλους (SCXRD). Μία από τις δομές αποκάλυψε ένα καινούργιο μοτίβο πρόσδεσης μικρών οργανικών μορίων στην ινσουλίνη, που δεν έχει καταγραφεί προηγουμένως κρυσταλλογραφικά. Ταυτόχρονα, το ίδιο πολύμορφο παρουσιάζει το πυκνότερο, έως τώρα καταγεγραμμένο, πακετάρισμα μορίων ινσουλίνης, γεγονός με δυνητικά ιδιαίτερα σημαντικό φαρμακευτικό ενδιαφέρον. Ο πολυμορφισμός της ινσουλίνης μελετήθηκε και απουσία προσδετών, ως μέτρο σύγκρισης, και μέσω της μεθόδου Rietveld επιλύθηκε η δομή ενός κυβικού πολυμόρφου, χρησιμοποιώντας δεδομένα περίθλασης πολυκρυσταλλικών δειγμάτων. Ο χαρακτηρισμός ενός μοτίβου περίθλασης ξεκινάει με τη δεικτοδότηση (indexing). Στην περίπτωση των πολυκρυσταλλικών δεδομένων περίθλασης, η δεικτοδότηση συχνά είναι ιδιαίτερα κοπιώδης και χρονοβόρος, ενώ η επιτυχία της είναι συνάρτηση της εμπειρίας του ερευνητή. Ωστόσο, η αδυναμία δεικτοδότησης ενός μοτίβου παρεμποδίζει οποιαδήποτε περαιτέρω ανάλυση σε αυτό. Το στάδιο της δεικτοδότησης μπορεί να παρακαμφθεί εάν ο ερευνητής αναζητήσει παρόμοια μοτίβα περίθλασης σε μία κρυσταλλογραφική βάση δεδομένων. Παρά την πληθώρα των διαθέσιμων βάσεων, καμία δεν περιλαμβάνει δεδομένα πρωτεϊνικών δειγμάτων, τα οποία είναι ιδιαίτερα απαιτητικά στη δεικτοδότησή τους. Στην παρούσα εργασία αναπτύχθηκε η πρώτη βάση πολυκρυσταλλικών δεδομένων περίθλασης πρωτεϊνικών δειγμάτων, αξιοποιώντας τον μεγάλο όγκο διαθέσιμων πειραματικών δεδομένων της ερευνητικής ομάδας μας. Η αποτελεσματικότητα της, επονομαζόμενης BioXRPD, βάσης δεδομένων αξιολογήθηκε τόσο σε πειραματικά όσο και προσομοιωμένα δεδομένα περίθλασης. Η BioXRPD θα μπορούσε να αποτελέσει ένα σημαντικό εργαλείο τόσο σε ακαδημαϊκό όσο και βιομηχανικό επίπεδο.
Description
Keywords
Ινσουλίνη, Περίθλαση ακτίνων Χ, Βιολογικά μακρομόρια, Πρωτεΐνες, Πολυκρυσταλλικά υλικά, Βάσεις δεδομένων
Citation