Produção Biotecnológica de Hormônios

Prévia do material em texto

MAIO, 2020
 ANDRÉ L. BATISTA
 ÉRICO
 FLÁVIA LANA
 PAULO JOSÉ FARIA
 RICARDO FELIPE FERREIRA DA SILVA
 SÂMYA PIRES
PRODUÇÃO BIOTECNOLÓGICA DE HORMÔNIOS
Biotechnological Production of Hormones
UNIVERSIDADE POTIGUAR
LAURETATE INTERNATIONAL UNIVERSITIES
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM BIOTECNOLOGIA
MESTRADO ACADÊMICO EM BIOTECNOLOGIA DA SAÚDE
MECANISMOS MOLECULARES APLICADOS À BIOTECNOLOGIA
PRODUÇÃO BIOTECNOLÓGICA DE HORMÔNIOS
OBJETIVOS
1. Compreender a relação que os hormônios
desempenham na homeostasia;
2. Entender o papel da biotecnologia na produção
hormonal;
3. Analisar os principais hormônios endógenos,
suas funções e como se dá a produção
biotecnológica;
4. Identificar os microorganismos que atuam neste
processo.
PRODUÇÃO BIOTECNOLÓGICA DE HORMÔNIOS
INTRODUÇÃO
Todas as funções corporais sofrem influência de
neurotransmissores e hormônios. Estes últimos são
mensageiros químicos que, normalmente, são
sintetizados e armazenados nas glândulas
endócrinas liberados por exocitose. Pode ocorrer,
ainda, a produção biotecnológica para fins
terapêuticos dos hormônios que modulam as
principais funções do organismo.
HORMÔNIOS
FUNÇÕES ESPECÍFICAS
GLÂNDULAS RECEPTORES
PRODUZIDOS POR LIGAM-SE A
REALIZAM
HORMÔNIOS ENDÓCRINOS
MICROORGANISMOS
VIA BIOTECNOLÓGICA
INSULINA GLUCAGON
GH GONADOTROFINAS
PRODUZIDOS POR
ATRAVÉS DE
S
E
N
D
O
 O
S
 P
R
IN
C
IP
A
IS
PRODUÇÃO BIOTECNOLÓGICA DE HORMÔNIOS
1. INSULINA
Hormônio anabólico essencial na manutenção da
homeostase de glicose e do crescimento e
diferenciação celular.
1.1 PRODUÇÃO
Secretado pelas células β das ilhotas pancreáticas
após as refeições em resposta a elevação da
concentração dos níveis circulantes de glicose e
aminoácidos.
1.2 MECANISMOS DE AÇÃO
Redução da produção hepática de glicose e 
aumentando a captação de glicose pelas células, 
principalmente nos tecidos muscular e adiposo. 
DIABETES
PRODUÇÃO BIOTECNOLÓGICA DE HORMÔNIOS
PRODUÇÃO BIOTECNOLÓGICA DE HORMÔNIOS
1.4 PRODUÇÃO DE INSULINA 
As preparações comerciais de insulina eram
produzidas por extração direta do tecido
pancreático de porcos e bovinos para
matadouros, seguido de purificação cromatográfica
em várias etapas. No entanto, o uso de produtos de
origem animal teve várias desvantagens em
potencial, incluindo:
DIFERENÇAS IMUNOGENÉTICAS
1. A insulina bovina difere da humana por três
aminoácidos, enquanto a suína por um aminoácido.
RESPOSTA IMUNOLÓGICA
RESISTÊNCIA À INSULINA
DISPONIBILIDADE
A elevada demanda de insuline reflete na
disponibilidade dos matadouros, sendo uma
problemática para esse meio de produção.
TECNOLOGIA DE DNA 
RECOMBINANTE
PRODUÇÃO BIOTECNOLÓGICA DE HORMÔNIOS
1.5 DNA RECOMBINANTE
A abordagem inicial para a produção de insulina
recombinante realizada envolveu a inserção do
nucleotídeo sequência que codifica as cadeias A e
B da insulina em duas células diferentes de E. coli.
Essas cadeiras serão incubadas em condições
oxidantes para formar a “insulina humana crb”.
O método mais utilizado por possuir fermentação
única envolve a inserção de uma sequência de
nucleotídeos que codifica a proinsulina humana em
E. coli recombinante. Isto é seguido por purificação
da proinsulina expressa e subsequente excisão
proteolítica do peptídeo C in vitro. Tais preparações
foram denominadas 'insulina humana prb'.
Resulta em baixos níveis de
impurezas, evitando respostas
imunológicas expressivas em
diabéticos.
PRODUÇÃO BIOTECNOLÓGICA DE HORMÔNIOS
1.6 ENGENHARIA DE INSULINAS
Através da mudança de análogos na cadeia
genética não só é possível produzir a insulina, mas
alterar o seu efeito de acordo com o desejado.
Os resíduos de aminoácidos da insulina que
interagem com o receptor de insulina foram
identificados (A1, A5, A19, A21, B10, B16, B23-25)
e vários análogos que contêm substituições de
aminoácidos em vários desses pontos foram
fabricados.
HISTIDINA GLUTAMATOB10
ANÁLOGO ↑ ATIVIDADE IN 
VITRO*
* Não necessariamente apresentará a
mesma velocidade in vivo.
ASPARGINA C-
TERMINAL
RESÍDUO DE 
GLICINA
TROCA NA CADEIA A
DOIS RESÍDUOS DE ARGININA
ALONGAMENTO NA CADEIA β
RESULTADO
MEIAS-VIDAS PLASMÁTICAS DE ATÉ 35H
PRODUÇÃO BIOTECNOLÓGICA DE HORMÔNIOS
2. GLUCAGON
Hormônio antagonista à insulina, aumentando os
níveis de glicose no sangue e geralmente resolve as
crises graves de hipoglicemia quando a pessoa está
em coma e não consegue se alimentar.
2.1 PRODUÇÃO
É sintetizado pelas células A das ilhotas de
Langerhans, e também pelas células relacionadas
encontradas no trato digestivo.
2.2 MECANISMOS DE AÇÃO
As principais ações biológicas do glucagon tendem
a se opor às da insulina. Tem um efeito catabólico
geral, estimulando a decomposição de glicogênio,
lipídios e proteínas. Aumenta os níveis de glicose no
sangue, ou seja, é um hormônio hiperglicêmico.
HIPOGLICEMIA
PRODUÇÃO BIOTECNOLÓGICA DE HORMÔNIOS
2.3 PRODUÇÃO DE GLUCAGON
Tradicionalmente, as preparações de glucagon
utilizadas terapeuticamente são purificadas do
tecido pancreático bovino ou porcino. A estrutura do
glucagon bovino, suíno e humano são idênticas,
eliminando assim a possibilidade de complicações
imunológicas diretas.
2.4 DNA RECOMBINANTE
E. COLI
S. CEREVISIAE
GLUCAGEN
PRODUÇÃO BIOTECNOLÓGICA DE HORMÔNIOS
3. HORMÔNIO DE CRESCIMENTO - GH
A hGH (somatotrofina) é um hormônio polipeptídico
sintetizado na hipófise anterior. Promove o
crescimento e a lactação normais do corpo e
influencia vários aspectos do metabolismo celular.
3.1 CARACTERÍSTICAS
Contém 191 resíduos de aminoácidos e exibe uma
massa molecular de 22 kDa. Seu mRNA de hGH
também pode sofrer splicing, produzindo uma
molécula GH reduzida (20 kDa), que parece exibir
atividades biológicas indistinguíveis das espécies
de 22 kDa.
3.2 PRODUÇÃO
GH isolado de outros primatas.
PRODUÇÃO BIOTECNOLÓGICA DE HORMÔNIOS
3.3 DNA RECOMBINANTE
E. COLI
PRODUÇÃO BIOTECNOLÓGICA DE HORMÔNIOS
4. GONADOTROFINAS
FUNÇÃO REPRODUTIVA
PRODUÇÃO BIOTECNOLÓGICA DE HORMÔNIOS
4.1 DNA RECOMBINANTE
Os genes, ou cDNAs que codificam gonadotrofinas
de várias espécies, foram identificados e expressos
em vários sistemas hospedeiros recombinantes,
particularmente linhas celulares de mamíferos.
OVITRELLE
É produzido em uma linha de células
projetadas de ovários de hamster chinês e,
após a cultura celular, o produto é purificado
dos meios por cromatografia em várias
etapas, ultrafiltração e nanofiltração. O
produto final também contém manitol,
metionina, hidróxido de sódio e ácido orto-
fosfórico e é apresentado em frascos para
injetáveis .
EEDBACKS
1. THERAPEUTIC HORMONES. WALSH, GARY, DR. PHARMACEUTICAL
BIOTECHNOLOGY : CONCEPTS AND APPLICATIONS / GARY WALSH.
2. INSULIN (CAP 12). PHARMACEUTICAL BIOTECHNOLOGY:
FUNDAMENTALS AND APPLICATIONS / EDITED BY DAAN J.A.
CROMMELIN, ROBERT D. SINDELAR, BERND MEIBOHM.—3RD ED.
3. GROWTH HORMONES (CAP 13). PHARMACEUTICAL
BIOTECHNOLOGY: FUNDAMENTALS AND APPLICATIONS / EDITED BY
DAAN J.A. CROMMELIN, ROBERT D. SINDELAR, BERND MEIBOHM.—
3RD ED.
EFERÊNCIAS