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5/9/2018 Trabalho - INSULINA - slidepdf.com

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INSULINA

ESTRUTURA E FUNÇÕES

A insulina é um pequeno hormônio polipeptídico constituído por duas cadeias α e β ( 51 aminoácidos) unidas por duas pontes dissulfuretoque permitem a conexão dos aminoácidos α 7 e β 7, α 20 e β 19. Umaterceira ponte de dissulfureto na cadeia α liga os resíduos α 6 e α 11.

Este hormônio é fundamental para manter o nível de glicose nosangue, de forma que o cérebro, músculos, coração e outros tecidos tenham

a quantidade de "combustível" necessária para o metabolismo celular normal. A insulina também desempenha um papel muito importante nometabolismo das gorduras e das proteínas na circulação sanguínea.Promove, por exemplo, o transporte de aminoácidos do sangue para osmúsculos e outras células. Dentro destas, a insulina não só é responsável

pela promoção da absorção intracelular de aminoácidos da circulação,aumentando a síntese proteica, como também reduz o catabolismo(processo de quebra de proteínas dos músculos).

A acrescentar às demais funções já descritas, há participação da

insulina na síntese de neurotransmissores e no funcionamento eficaz dosistema imunitário. O cromo é um mineral muito importante no



desempenho das funções da insulina na medida em que transporta e veiculao açúcar da corrente sanguínea para as células além de facilitar a ligação dainsulina à membrana celular. Caso os níveis mínimos de cromo estejamausentes, a insulina é incapaz de atuar prejudicando a formação de massa

muscular do organismo ( efeito anabólico ) e não reduzir a gorduraconvenientemente.

HISTÓRIA

A doença que é provocada pela anormal atividade da insulina é odiabetes, que embora já fosse conhecido há dois mil anos, só nos últimoscem foram descobertas formas de o tratar e controlar. Em 1921 naUniversidade de Toronto no Canadá, Dr. Frederick Banting (cirurgião) eCharles Best (estudante de Fisiologia) descobriram a insulina. Estaimportantíssima descoberta levou a que Banting e McLeod (porque asexperiências foram realizadas no laboratório J. J.R.Macleod) recebessem o

premio Nobel da medicina em 1923.A insulina foi a primeira proteína em que foi comprovada atividade

hormonal, a primeira proteína a ser cristalizada (Abel, 1926), a primeira proteína a ser sequenciada ( Sanguer et al, 1955 ), a primeira proteína a ser sintetizada por técnicas químicas ( Duetal;Zahn;Katsoyanis; ≈ 1964 ), a

primeira proteína foi demonstrada como sendo sintetizada na forma de umamolécula grande precursora ( Steiner et al, 1967 ) e a primeira a ser

preparada para o uso comercial com a metodologia do DNA recombinante.Em 1958 o cientista Frederick Sanger ( Reino Unido ) foi laureado

com o prémio Nobel de Química por ter contribuído no trabalho sobre aestrutura da insulina.

Em 1978 fez-se a clonagem do gene da insulina humana e em 1982 ainsulina humana era produzida por Engenharia Genética.

BIOSSÍNTESE E EXTRAÇÃO

A insulina humana pode ser extraída do pâncreas na medida em queesta é produzida nas células β dos ilhéus de Langerhans do pâncreas.



No processo de síntese proteica, os aminoácidos entram na ordemexata para a formação de cada proteína .

Como existe uma grande semelhança entre os tipos de insulinahumana, suína e bovina também pode ser extraído destes dois últimos

mamíferos. A insulina suína difere num único aminoácido, substituição daalanina ou treonina na porção β 30. A bovina tem esta modificação mais assubstituições de alanina por treonina em α 8 e valina por isoleucina emα 10. Estas modificações não alteram a atividade biológica dos vários tiposinsulina.

Assim, através destas extrações (suína e bovina ) é possível haver terapia padrão para a diabetes mellitus. Para o caso de indivíduos comantecedências alérgicas é produzida insulina humana.

PRODUÇÃO SINTÉTICAEngenharia Genética

A insulina pode ser produzida sinteticamente através de uma técnicaque consiste em modificar geneticamente a bactéria Escherichia coli para atornar capaz de sintetizar o hormônio ausente. Deste modo, este hormônio é

produzido em trinta dias o que equivale a um terço do tempo necessário para a obter pelo método tradicional. Depois é introduzido o gene da pró-insulina humana da bactéria fazendo com que o gene, precursor da insulina

ativa, passe a produzir o hormônio em grandes quantidades.



As bactérias também têm DNA como material genético e produzemRNA para sintetizar proteínas. A Escherichia coli tem um segmento deDNA que possui aproximadamente 4 a 5 mil genes. Além desse segmento

possui também porções de DNA que se denominam por plasmideos. Estes

podem-se reproduzir, duplicando o seu DNA. Deste modo quando a célulade uma bactéria se multiplica, a célula filha recebe um cromossomo e plasmideos iguais aos da célula mãe. Os genes contidos nos plasmideos nãosão essenciais para a vida da bactéria mas podem ser responsáveis pelasíntese de proteínas que aumentam a resistência dessas bactérias aosantibióticos. Estas bactérias, reproduzem-se de modo muito rápido.

Para a bactéria produzir insulina humana, ela precisa de ter o RNAespecífico para sintetizar essa proteína. Nenhuma bactéria possuí DNAcom informações para a síntese da insulina mas, atualmente, é possível

alterar o DNA da bactéria introduzindo segmentos de DNA humano noDNA das bactérias, através de técnica de cortar o DNA com enzimasespecificas e de refazer o DNA com outras enzimas.

Se as bactérias forem mantidas vivas e em crescimento, tornam-severdadeiras fábricas de produtos exatamente iguais aos que o organismohumano produz.



Passo-a- passo da Produção de Insulina Humana Recombinante

• Em um microorganismo ( E.coli) foi inserido um

fragmento de DNA com instruções para expressar uma

proteína, o precursor de insulina (pró-insulina).

• Esse microorganismo é colocado em um fermentador

para reproduzir e, sob determinadas condições, expressar a

proteína de interesse.• A pró-insulina se precipita na forma de corpos de

inclusão dentro da célula, que é posteriormente rompida.

• A pró-insulina, uma vez separada dos resíduos celulares,

será transformada em insulina e purificada em diversas

etapas. Primeiramente, ligações intra-moleculares, pontes

de di-sulfeto, serão desfeitas para que novamente se liguem

nas posições corretas na renaturação.

• Em seguida, a pró-insulina renaturada é purificada e

convertida em insulina, através de reações químico-

enzimáticas, e submetida a novas etapas de purificação por

troca-iônica, RP-HPLC e cristalização, obtendo-se assim o

cristal de insulina, que posteriormente é formulado.

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