Renan C. V. De Paula e Vinicius N. de A. Miranda

1. Porcine Insulin
Proteínas em Exibição
Cristais de 4INS (insulina) de
origem suína podem ter alguma
aplicação clínica? PDB 4INS
Prof. Dr. Rodrigo L. O. Rodrigues Cunha
Transformações Bioquímicas
Renan C. V. De Paula - 11011011
Vinicius N. de A. Miranda - 11107311
Santo André
Novembro/2012

2. Por que estudar a insulina?
● • É um hormônio peptídeo produzido pelas células beta do pâncreas, envolvido
no metabolismo de carboidratos e gorduras do corpo.
● • A insulina fará com que células no fígado, musculatura esquelética e tecidos
gordurosos absorvam glicose do sangue.
● • Também pode atuar como um mecanismo de controle metabólico, atuando
como sinalizador para outros sistemas corpóreos.
Berg, et al, 2007

3. Por que estudar a insulina?
● Quando existem falhas nos mecanismos de absorção ou liberação de insulina
o resultado é a diabetes, que se divide em dois tipos:
● 1- onde não é possível a produção interna de insulina
● 2- onde o corpo se torna resistente à insulina, fazendo com que ela não seja
capaz de controlar os níveis de glicose. (Berg, et al, 2007)

4. A estrutura da insulina
● A proteína da insulina humana é composta de 51 aminoácidos, possuindo peso
molecular de 5808 Da.
● Esses aminoácidos formarão duas macromoléculas (chamadas cadeias A e B),
que através de ligações de dissulfeto e ligações não covalentes irão compor um
dímero, que é a estrutura quaternária da proteína.
● A insulina suína difere da humana em um aminoácido: Uma alanina no lugar de
uma treonina no carbóxi-terminal da cadeia B, na posição D30. (Wang and
Tsou, 1991)

5. Ligações de hidrogênio e entropia relacionadas à ligação da insulina
● As insulina presente nos cristais, provavelmente não se liga somente por sítios
ativos da própria insulina, podendo envolver uma relação de especificidade
cadeia-peptídeo na superfície dos átomos
● As moléculas de insulina presentes no cristal
podem interagir diretamente para formar
ligações de hidrogênio com o receptor
membrânico, movendo moléculas de água e
fazendo uma contribuiçã positiva para a
entropia da ligação .(Baker, et al, 1988)

6. Caracterização e Função estrutural
● A estrutura da proteína 4ins foi pela primeira vez publicada em 1988 por Baker,
utilizando técnidas de difração de raios X.(Baker, et al, 1988).
● A cadeia B é capaz de adentrar a membrana plasmática celular, ligando-se à
região de atividade de kinase. Essa ligação pode desencadear enzimas ligadas
a fosforilação e desfoforilação na célula, podendo ativar, com isso, os
processos de glicólise, lipogênese e de síntese protéica.(Kasuge, et al, 1982;
Obberghen, et al, 1983)
● Com isso é de se esperar que a forma e o tamanho da proteína de insulina,
assim como a distribuição de seus resíduos em sua superfície, afetem a ligação
e sua posterior ação biológica

7. Função estrutural e consequências
● Porém mudanças estruturais na moléculas de insulina nem sempre acarretam
diferenças significativas na sua ligação com a membrana e na potência de suas
atividades biológicas.(Emdin, et al,1977; Schutler, et al, 1980)
● Insulina* dificilmente perde completamente sua função, e mesmo que com
ínfima funcionalidade, em quantidades suficientes essas moléculas serão
capazes de produzir uma resposta biológica satistatória.
● Tais fatos levam à possível aplicação clínica dessa proteína em portadores de
diabetes tipo 1, que possuem os receptores membrânicos de insulina funcionais
e, mesmo que a insulina tenha sua estrutura modificada pelo pH, temperatura
ou outros processos desnaturantes que podem ocorrer pela diferença entre os
organismos do porco e do homem e mesmo da manipulação da própria
proteína. *(caracterizada em Baker, et al, 1988)

8. Desenvolvimento de Insulina Humana
● A conversão enzimático-química da insulina suína em Insulina humana ocorre
por um sistema de duas fases que envolve a utilização da reação de
transamidação enzimática.
● A primeira etapa do processo consiste na transamidação tripsina-catalisada da
insulina suína em um meio aquoso orgânico (água ou etanol)
● A segunda etapa do processo consiste em utilizar a técnica de chemical
demasking e em seguida o derivado desta técnica é purificado por
cromatografia de permuta iônica, após isto obteve-se a insulina humana.

9. Referências
● Berg, Jeremy, John L. Tymoczko, Lubert Stryer (2007); Biochemistry, 6th Edition.
● Baker, E.N., Blundell, T.L., Cutfield, J.F., Cutfield, S.M. Dodson, E.J., Dodson,
G.G., Hodgkin, D.M., Hubbard, R.E. Isaacs, N.W., Reynolds, C.D., Sakabe, K.,
Sakabe, N., Vjayan, N.M.(1988); The structure of 2Zn pig insulin crystals at 1.5
A resolution. Philos.Trans.R.Soc.London; Ser.B 319: 369-456
● Wang C.C., Tsou C.L. (1991); The insulin A and B chains contain sufficient
structural information to form the native molecule; Trends in biochemical
sciences
● Obberghen E. Van, Rossi B., Kowalski A., Gazzano H, Ponzio G. (1983);
Receptor-mediated phosphorylation of the hepatic insulin receptor: evidence that
the Mr 95,000 receptor subunit is its own kinase; Proc Natl Acad Sci U.S.A.,
Feb80(4):945-9

10. Referências
• Kasuge, M., Zick, Y., Blith, D.L., Karkson, F.A., Harring, H.U., Kahn, C.R. (1982);
Insulin stimutalin of phosphorylation of B subunit of the insulin receptor: formation of
both phsphoserine and phosphotyrosine; J. Biol. Chem. 257, 9891-9894.
• Emdin, S.O., Gammeltoft, S., Gliemann, J. (1977); Degradation, receptor binding affinity
and potency in insulin from Atlantic hagsih; J. Biol. Chem. 252, 602-208.
• Shutler, K., Peterson, K.G., Shuttler, A., Brandenburg, D., Kerp,L. (1980); Biologial
activity and receptor binding of six different covalent dimers of insulin; Insulin chemistry,
structure and function and insulin and related hormones (ed. D. Brandenburg & A.
Wollmer); 433-438; Berlin: de Gruyter.