Investigação das interações entre complexos de Mg(II) e insulina para detecção das espécies agregadas e desenvolvimento de novas formulações

• Processo: 21/14503-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2022
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2023
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Biofísica - Biofísica de Processos e Sistemas
• Pesquisador responsável: Rose Maria Carlos
• Beneficiário: Denize Maria Silva e Silva
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Diabetes mellitus Luminescência Fotofísica Formulações
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: agregados da insulina | diabetes | Formulações | luminescência | fotofísica

Resumo

In vivo a agregação de proteínas amiloides está associada a patologia de várias doenças celulares e neurodegenerativas incuráveis. In vitro a agregação tem implicações tanto no armazenamento quanto na aplicação terapêutica de proteínas bioativas como por exemplo a insulina. Por isso, em geral as formulações de insulina contêm íons Zn(II) para estabilizar o conformero hexamerico (insulina regular) bem como fenóis e ânions que aumentam a estabilidade, solubilidade e absorção da insulina. Entretanto, esta estratégia apresenta desvantagens, uma vez que a insulina é ativa na forma monomérica e a dissociação dos hexâmeros é lenta o que leva a absorção tardia. As formulações de ação rápida estabilizam a forma monomérica, mas tem como desvantagem a tendencia a agregar. Os estudos realizados até o momento mostram que a escolha dos excipientes na formulação define a conformação preferencial e a farmacocinética com implicações na absorção e no tempo de ação da insulina (início, pico e término). Neste projeto pretendemos explorar uma nova estratégia para estabilizar a insulina a partir de complexos de Mg(II) contendo fenóis (mangiferina, ácido ferúlico) na esfera de coordenação e avaliar a influência e efeito destes complexos na estabilização, absorção e cinética de dissociação da insulina. Os complexos de Mg(II) foram planejados para interagir com a insulina de maneira reversível por interações não covalentes que podem proporcionar uma dissociação mais rápida para a forma monomérica ativa. Além disso o pKa básico destes complexos pode levar a obtenção de formulações de insulina que prolongue o tempo de ação da insulina. Assim como o Zn(II) o íon Mg(II) é um elemento essencial ao organismo participando de vários processos biológicos e por isso é recomendada a ingestão diária de 200-400 mg. Mg(II) apresenta raio similar ao Zn(II) e ambos formam complexos de camada fechada. O ácido ferúlico e a mangiferina possuem atividade anti-inflamatória e antioxidantes que podem aumentar a estabilidade da insulina, além de efeitos benéficos ao perfil lipídico e na homeostase da glicose. A fluorescência dos fenóis propostos se forem mantidas com a coordenação vão permitir o monitoramento do processo de agregação da insulina e interação complexo-insulina em tempo real. Para avaliar a interação complexo Mg(II)-insulina pretendemos investigar (1) a atividade antioxidante e antimicrobiana dos complexos propostos (2) cinética de agregação da insulina na ausência e presença dos complexos obtendo-se as constantes de dissociação e estequiometria da interação insulina-complexo (3) Coeficiente de difusão resultante da interação insulina-complexo (4) interação da insulina e complexo-Insulina com modelos miméticos de membrana de células eucarióticas e de mamíferos. Os estudos propostos para este projeto estão inseridos no projeto regular FAPESP (2019-21143-0) da professora Rose Maria Carlos.