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PRODUÇÃO DE PRÓ-INSULINA EM ALFACE E TABACO PARA TRATAMENTO DE DIABETES

PRODUÇÃO DE PRÓ-INSULINA EM ALFACE E TABACO PARA TRATAMENTO DE DIABETES

Bruna Raphaela Sousa, Rodrigo R Resende

Vol. 1, N. 4, 14 de dezembro de 2013

DOI: http://dx.doi.org/10.15729/nanocellnews.2013.12.16.003

O pâncreas é uma glândula mista (anfícrina), com função secretora endócrina e exócrina. Sua porção endócrina é formada por um conjunto de células (ilhotas de Langerhans) especializadas na secreção dos hormônios insulina e glucagon. Neste aglomerado de células, existe uma distinção, tendo o pâncreas uma região de células betas, responsáveis pela produção de insulina, e outra região de células alfas, produtoras de glucagon, lançados na corrente sanguínea.

Esses dois hormônios possuem efeitos antagônicos, ou seja, atividade fisiológica inversa.Enquanto a insulina tem sua atuação voltada para a absorção de glicose pelas células do fígado, músculos esqueléticos e tecido adiposo, diminuindo sua concentração em razão da retirada de glicose do sangue, o glucagon, com atividade estimulante oposta, faz aumentar o teor de glicose na corrente sanguínea a partir da quebra do glicogênio (substância de reserva energética).

O diabetes é uma síndrome metabólica de origem múltipla (ou seja, várias causas podem levar ao diabetes), decorrente da falta de insulina e/ou da incapacidade de a insulina exercer adequadamente seus efeitos, causando um aumento da glicose (açúcar) no sangue. O diabetes acontece porque o pâncreas não é capaz de produzir o hormônio insulina em quantidade suficiente para suprir as necessidades do organismo (insulina-dependente ou diabetes tipo I), ou porque este hormônio não é capaz de agir de maneira adequada (resistência à insulina, ou diabetes tipo II).

O diabetes tipo I é uma doença autoimune que resulta da destruição das células beta (a célula que secreta insulina e está presente nas Ilhotas de Langerhans do pâncreas). Esta desordem leva à redução dos níveis de insulina devido à destruição das células produtoras e, como consequência, aumenta a quantidade de glicose no sangue. O tratamento para a disfunção é a administração do hormônio insulina. A insulina é um peptídeo de 51 aminoácidos (uma pequena proteína que é formada pelos seus “tijolos” que são os aminoácidos) derivado de um precursor, a pró-insulina (o precursor pró-insulina é outra proteína maior que, quando quebrada, produz a insulina, de tamanho menor). Enquanto a pró-insulina é composta por três peptídeos – a cadeia A, a cadeia B e um peptído C, além da sequência sinal (uma sequência com 24 aminoácidos que coloca a insulina dentro de vesículas que serão secretadas para fora da célula), apenas a porção A e B compõem a insulina.

A produção comercial de insulina geralmente se dá pela produção do peptídeo recombinante (ao peptídeo produzido pela biologia molecular, através de atuação do homem, dá-se o nome de recombinante) em bactérias e em leveduras. Estudos anteriores analisaram a expressão de insulina em plantas com o objetivo de induzir tolerância oral. Em 2011, os professores Boyhan e Daniell da University of Central Florida, nos EUA, usaram plantas do tabaco e da alface para produzirem a insulina, hormônio presente somente nos animais [1]. Utilizando-se da tecnologia do DNA recombinante, através da biologia molecular, conseguiram expressar ou produzir a pró-insulina fusionada (ligada) com a subunidade B da toxina da cólera, tanto em cloroplastos de tabaco, quanto de alface. O objetivo do trabalho foi obter insulina que fosse processada ou absorvida na maioria das células do corpo, reduzisse o custo de produção e facilitasse a entrega do peptídeo C. Este peptídeo, antes desprezado, hoje já é conhecido como um tratamento para as complicações de pacientes com diabetes, como neuropatia e nefropatia, doenças neuronais e dos rins, respectivamente. Já a proteína fusionada ou ligada à subunidade B da toxina da cólera (CTB, do inglês, cholera toxin b subunit) é necessária para a formação dos pentâmeros (formação de cinco subunidades) e ligação ao gangliosídeo GM1 (um lipídeo de membrana celular que pode atuar como molécula de reconhecimento, definindo o tipo de célula, no caso, células da mucosa intestinal), com isso o peptídeo pode ser absorvido na mucosa intestinal. Além disso, os cloroplastos são capazes de realizar modificações na molécula de insulina, que a protege da degradação enzimática no estômago por bioencapsulação.Neste trabalho a sequência gênica de CTB e da pró-insulina (a qual foi chamada CTB-PFx3), foram inseridas no vetor pLV ou pLsLF, um tipo de plasmídeo, ou pequeno DNA circular, que pode levar a sequência de um gene para uma dada proteína, neste caso a pró-insulina, para dentro de células de outros organismos, como plantas ou animais, gerando os organismos geneticamente modificados, através da tecnologia do DNA recombinante. Em seguida, os vetores foram bombardeados ou inseridos para dentro de cloroplastos de tabaco ou de alface nativos. Após 4-6 semanas, brotos do tabaco e da alface aparecem e são selecionados. A expressão ou produção da pró-insulina com o CTB nas plantas foi confirmada e, para se ter certeza de que a pró-insulina funcionasse e que fosse absorvida, testes clínicos foram realizados primeiramente em camundongos, demonstrando a funcionalidade da insulina. Se os testes fossem feitos primeiramente em humanos, uma possível rejeição pelo indivíduo poderia levar até à morte, por isso a importância de se testar primeiro em animais.

Foi observado que a expressão de pró-insulina clivável em cloroplastos de tabaco e alface ocorre na forma de corpos de inclusão insolúveis semelhante aos corpos de inclusão formados na expressão heteróloga em E. coli e plantas [1].A produção de insulina em tabaco e alface é muito interessante e também tem grande potencial para a indústria biotecnológica. tabaco-alface

Figura 1. Produção de pró-insulina fusionada à subunidade B da toxina da cólera (CTB) que faz com que a pró-insulina possa ser absorvida pelas células do intestino. A pró-insulina foi produzida em cloroplastos de plantas do tabaco e da alface, podendo ser produzidas em grandes quantidades e de forma mais barata.

Referência

1.         Boyhan, D. and H. Daniell, Low-cost production of proinsulin in tobacco and lettuce chloroplasts for injectable or oral delivery of functional insulin and C-peptide. Plant Biotechnol J, 2011. 9(5): p. 585-98.

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  1. Sempre o assunto sobre possibilidades de cura e tratamento da Disbete nos tras alento e esperança.

    24/maio/2014 ás 14:26

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