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Title: Compreensão do mecanismo molecular da amiloidose relacionada com a injecção de insulina
Authors: Lages, Ana Luísa Gonçalves das
Advisor: Quintas, Alexandre
Freire, Ana Ponces, 1948-
Keywords: Agregação
Fibras amilóides
Glicação
Insulina
Metilglioxal
Teses de mestrado - 2009
Issue Date: 2009
Abstract: As Doencas Conformacionais, entre as quais se incluem as amiloidoses, devem-se a alterações estruturais de formas solúveis de péptidos ou proteínas, levando a perdas de função e muitas vezes à agregação em fibras amilóides e posterior deposição. Os estudos que visam a compreensao a nível molecular destas doenças decorrem há mais de duas décadas. No entanto, os mecanismos moleculares subjacentes ainda não são totalmente conhecidos, já que é difícil acompanhar os processos envolvidos e observar e isolar proteínas misfold, parcialmente desnaturadas ou com conformações que promovem a agregação. Insulin Injection Amyloidosis, síndrome que ocorre em diabéticos tipo I, é caracterizada pela formação e deposição subcutânea de fibras amilóides de insulina. In vitro, a insulina apresenta elevada capacidade de formação de fibras amilóides, embora existam poucos dados explicativos do processo de agregação in vivo. A glicação desempenha um importante papel na agregação proteica, sendo o metilglioxal o agente de glicação mais reactivo in vivo, associando-se à patogénese de doenças como Esclerose Lateral Amiotrófica (ALS) ou Doenca de Alzheimer. Após modificação pelo metilglioxal, a estrutura secundária em hélice α da insulina humana é convertida em folha-β, ao longo do tempo e de uma forma dependente da concentração de metilglioxal. A estrutura adquirida mostrou-se menos estável e compacta que a da proteína nativa. A glicação da insulina conduz à formação de agregados solúveis e estáveis de elevada massa molecular, a qual é acompanhada da conversão de hélice-α em folha-β. Em consequência, verificou-se que o processo de agregação da insulina glicada é mais lento que o da proteína nativa e que a formação de fibras do tipo amilóide é inibida pelo metilglioxal, de uma forma dependente da concentracao deste. Finalmente, por fluorescência observou-se o aparecimento de compostos fluorescentes, não ocorrendo ligação do ANS à proteina, sugerindo a formação de AGE como resultado da modificação de resíduos de arginina pelo metilglioxal, formando-se argpirimidina.
Conformational or Amyloid Diseases are due to structural changes of soluble forms of peptides or proteins leading to aggregation and deposition of amyloid fibrils. There are currently many studies aimed at understanding the underlying molecular mechanisms of these pathologies. However it is difficult to follow the processes involved and to observe and isolate misfolded proteins or partially denatured conformations that promote aggregation. Insulin Injection amyloidosis is an amyloid disease that occurs in insulin-dependent diabetic patients. It is characterized by formation and deposition of insulin amyloid fibrils subcutaneously. In vitro, insulin has a high ability to form amyloid fibrils, although there are few data showing that aggregation also occurs in vivo. Glycation plays an important role in protein aggregation. Since methylglyoxal is known as the most powerful glycation agent in vivo and is associated with the pathogenesis of diseases such as Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS) or Alzheimer's Disease, its influence in insulin’s monomer structure and self-aggregation was studied. After modification by methylglyoxal, it is possible to observe concentration and timedependent changes on secondary and tertiary structures of insulin. Native α-helical structure is converted into β-sheet and overall conformation has shown to be less stable and compact than the non-modified one. Glycation of insulin results in the formation of soluble and stable aggregates with high molecular weight and high content of β-sheet. Consequently, it was found that the aggregation process of glycated insulin is slower than that verified for non-glycated insulin. Additionally fiber formation is inhibited by methylglyoxal in a concentration-dependent manner. Finally, the detection of fluorescent compounds suggests the formation of AGE through modification of arginine residues by methylglyoxal. Thus, uncontrolled formation of methylglyoxal on insulin-dependent diabetic patients may be the basis of molecular processes leading to the formation of insulin toxic aggregates.
Description: Tese de mestrado, Bioquímica (Bioquímica Médica), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2009
URI: http://hdl.handle.net/10451/3600
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