Analogues of IGF-1 for the study of interactions of the hormone with the receptors for IGF-1 and insulin

Abstract

Insulin a hormony IGF jsou součástí komplexního systému tří navzájem si podobných hormonů (insulinu, IGF-1 a IGF-2) a jejich tří příbuzných receptorů (IR-A, IR-B a IGF-1R). Tento systém hraje důležitou roli v regulaci basální energetické rovnováhy organismu, v jeho růstu, vývoji, délce života, ale i ve vývoji onemocnění jako je diabetes mellitus, rakovina, akromegalie nebo Laronův nanismus. Navzdory strukturním podobnostem má každý hormon svou jedinečnou roli v organismu. Identifikace specifických strukturních motivů v insulinu, IGF-1 a IGF-2, které spouštějí specifické signalizační dráhy, by byla přínosem pro racionální návrh léčiv, pro bezpečnější léčbu diabetu, či účinnější léčbu rakoviny nebo růstových onemocnění. V této práci jsme se zaměřili na identifikaci takových strukturních motivů u hormonu IGF-1. Srovnání dat se studiemi prováděných paralelně s IGF-2 a insulinem by mohlo poskytnout komplexnější pohled na danou problematiku. Nejdříve jsme vyvinuli nezbytné metodologie pro přípravu analogů IGF-1. Vyvinuli jsme nový postup pro celkovou chemickou syntézu analogů IGF-1 založený na syntéze fragmentů IGF-1 na pevné fázi a jejich spojování pomocí cykloadice azidů a alkynů katalyzované ionty CuI . Paralelně jsme vyvinuli postup pro rekombinantní produkci IGF-1 a jeho analogů v E. coli. Abychom...

Insulin/IGF system is a complex network of three similar hormones (insulin, IGF-1 and IGF-2) and their three similar receptors (IR-A, IR-B and IGF-1R,), which play important roles in maintaining basal energy homeostasis of the organism, in growth, development, life-span but also in development of diseases such as diabetes mellitus, cancer, acromegaly or Laron dwarfism. Despite structural similarities between family members, each member have its unique role in the system. Identification of structural determinants in insulin and IGFs that trigger their specific signalling pathways is important for rational drug design for safer treatment of diabetes or for more efficient combating of cancer or growth-related disorders. In this thesis, we focused on identification of such structural determinants in IGF-1. Comparison of our data with parallel studies with IGF-2 and insulin could give a more complex picture of the problem. First of all, we developed necessary methodologies for the preparation of IGF-1 analogues. We developed a new methodology for the total chemical synthesis of IGF-1 analogues based on the solid-phase synthesis of fragments and their ligation by a CuI -catalyzed cycloaddition of azides and alkynes. In parallel, we developed a procedure for a recombinant production of IGF- 1 and its...