Μελέτες στην σύνθεση παραγώγων της Α-αλυσίδας της ινσουλίνης

Abstract

Insulin is a hormone secreted by the pancreas and is intended to regulate blood glucose and carbohydrates in blood. Supply cells with sugars, which are degraded to produce energy, which is necessary for the survival of each cell.The feed is recognized by the m-RNA insulin, pre-proinsulin, which consists of 110 amino acids. In this phase, the hormone is inactive and needs to detach a peptide fragment and give proinsulin. Then, the proinsulin is hydrolyzed by cleavage of C-terminal peptide and insulin is produced.Problems in the synthesis and action of insulin leads to diabetes. Millions of people suffer from diabetes type I and II and insulin is administered, isolated from healthy tissues with a frequency that depends on the extent of disease. Researches have focused on the synthesis of insulin analogues resistant against proteolytic enzymes and with longer degradation.The purpose of this work was de novo synthesis of the A-chain of Human Insulin, using the fundamentals of Peptide Synthesis. The study was based on two classical methods of Peptide Chemistry: •regioselective-oxidation, which generate the expected disulfide bonds and •random-oxidation, where mixtures of isomers with different disulfide bonds are obtained.Also the synthesis of analogues was studied, both in liquid and solid phase, by adding hydrophilic groups (polyethylene glycols), at the amino terminus of the A-chain, to create derivatives resistant to proteolytic enzymes. Finally, the combination of the two chains of Insulin was studied, using the S-protecting Npys / Acm, of the cysteines in A-chain to create intermolecular disulfide bonds with the free B-chain.

Η Ινσουλίνη είναι μία ορμόνη η οποία εκκρίνεται από το πάγκρεας και έχει ως σκοπό την ρύθμιση των επιπέδων γλυκόζης και υδατανθράκων στο αίμα. Τροφοδοτεί τα κύτταρα με σάκχαρα, τα οποία αποικοδομούνται προς παραγωγή ενέργειας, που είναι απαραίτητη για την επιβίωση κάθε κυττάρου. Η τροφή αναγνωρίζεται από την m-RNA ινσουλίνη, την προ-προινσουλίνη, η οποία αποτελείται από 110 αμινοξέα. Σε αυτή την φάση, η ορμόνη είναι ανενεργή και χρειάζεται να αποσπαστεί ένα πεπτιδικό τμήμα και να προκύψει η προϊνσουλίνη. Στην συνέχεια, η προϊνσουλίνη υδρολύεται με απόσπαση του C-τελικού πεπτιδίου και προκύπτει η Ινσουλίνη.Προβλήματα στην σύνθεση και δράση της Ινσουλίνης οδηγεί σε διαβήτη. Εκατομμύρια άνθρωποι υποφέρουν από διαβήτη τύπου Ι και ΙΙ και τους χορηγείται Ινσουλίνη, απομονωμένη από υγιείς ιστούς, με συχνότητα που εξαρτάται από την έκταση της ασθένειας. Έρευνες έχουν επικεντρωθεί στην σύνθεση αναλόγων της Ινσουλίνης, ανθεκτικών έναντι των ενζύμων και με μεγαλύτερο χρόνο αποικοδόμησης.Σκοπός της παρούσας εργασίας, ήταν η de novo σύνθεση της Α-αλυσίδας της Ανθρώπινης Ινσουλίνης, χρησιμοποιώντας τις βασικές αρχές της Πεπτιδικής Σύνθεσης. Η μελέτη στηρίχθηκε σε δύο κλασσικές μεθόδους της Πεπτιδικής Χημείας:•την εκλεκτική (regioselective-oxidation), όπου δημιουργούνται οι αναμενόμενοι δισουλφιδικοί δεσμοί και•την τυχαία διασύνδεση αλυσίδων (random-oxidation), όπου λαμβάνονται μίγματα ισομερών με διαφορετικούς δισουλφιδικούς δεσμούς. Επίσης, μελετήθηκε η σύνθεση παραγώγων, τόσο σε υγρή όσο και σε στερεά φάση, με προσθήκη υδρόφιλων ομάδων (πολυαιθυλενογλυκολών), στο άμινο τελικά άκρο της Α-αλυσίδας, με σκοπό την δημιουργία παραγώγων ανθεκτικών στα πρωτεολυτικά ένζυμα. Τέλος, μελετήθηκε ο συνδυασμός των δύο αλυσίδων της Ινσουλίνης με την S-προστασία Npys/Acm, στις κυστεΐνες της Α-αλυσίδας που δημιουργούν τους διαμοριακούς δισουλφιδικούς δεσμούς με την ελεύθερη Β-αλυσίδα.