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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.85.2008.tde-10102011-143435
Document
Author
Full name
Cristiane Moreira de Carvalho Mageika
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2008
Supervisor
Committee
Ribela, Maria Teresa de Carvalho Pinto (President)
Bartolini, Paolo
Dalmora, Sergio Luiz
Title in Portuguese
Preparação e caracterização das subunidades alfa e beta dos hormônios glicoproteicos humanos recombinantes: foliculotrofina, luteotrofina, tereotrofina e sua comparação com os produtos hipofisários
Keywords in Portuguese
focalização isoelétrica
hFSH
hLH
hTSH
MALDI-TOF-MS
RP-HPLC
subunidades Alfa e Beta
Abstract in Portuguese
Neste trabalho é descrito um método prático e eficiente para dissociar, em subunidades α e β, quantidades pequenas (da ordem de microgramas) dos hormônios foliculotrofina (hFSH), luteotrofina (hLH) e tireotrofina (hTSH) humana, nativos e recombinantes. A dissociação destes hormônios foi conseguida incubando-os, durante 16 horas, a 37ºC, com diferentes concentrações de ácido acético: 3M, 5M e 0,4M respectivamente para o hFSH, hLH e hTSH. Nestas condições, uma eficiência de dissociação acima de 98% foi obtida. Esta eficiência foi calculada com base nas determinações de massa dos heterodímeros e das subunidades, realizadas por MALDI-TOF-MS. Uma separação rápida e quantitativa das subunidades, com rendimentos da ordem de 80-90%, foi conseguida por cromatografia líquida de alta eficiência em fase reversa (RP-HPLC) em uma coluna C4. As subunidades foram caracterizadas quanto à pureza, hidrofobicidade, massa molecular e distribuição de carga por HPLC de exclusão molecular e fase reversa, SDS-PAGE e focalização isoelétrica. Quando analisadas quanto à hidrofobicidade, as subunidades mostraram-se aproximadamente iguais, enquanto as subunidades β dos três heterodímeros apresentaram a seguinte escala de hidrofobicidade: β-hFSH < β-hTSH < β-hLH. Com relação à massa molecular relativa (Mr), as subunidades α e β do hFSH apresentaram as maiores Mr enquanto as subunidades do hLH as menores. A distribuição dos isômeros de carga das subunidades dos três hormônios ocorreu em uma região ácida, para o hFSH, em uma região básica, para o hLH e em uma região intermediária, para o hTSH. As subunidades α dos três hormônios, quando analisadas via SDS-PAGE, apresentaram praticamente a mesma mobilidade eletroforética, enquanto as subunidades β apresentaram diferentes taxas de migração (mR), sendo mR β-hFSH < mR β-hTSH < mR β-hLH. Diferenças relativas à massa molecular, hidrofobicidade, migração eletroforética e distribuição de carga foram encontradas entre as preparações recombinantes e hipofisárias dos três hormônios. O método descrito é suave, prático e flexível e pode ser adaptado à dissociação de outras glicoproteínas heterodiméricas recombinantes ou nativas. Permite não só estudos e caracterização direta de cada subunidade, como também detectar a presença de subunidades livres em preparações farmacêuticas, que são contaminantes indesejáveis, sendo, portanto, uma ferramenta extremamente útil para o controle de qualidade de produtos farmacêuticos.
Title in English
Preparation and characterization of alpha and beta subunits of recombinant human glycoprotein hormones: follicle-stimulating hormone, luteotropin, thyrotrophin and comparation with pituitary glycoprotein hormones
Keywords in English
hFSH
hLH
hTSH
MALDI-TOF-MS
RP-HPLC
subunits alpha and beta
Abstract in English
In this work a practical and efficient method for the dissociation into α-and β-subunits of small amounts (microgram range) of pituitaryderived and recombinant human follicle-stimulating hormone (hFSH), human luteotropin (hLH) and human thyrotropin (hTSH) is described. Dissociation was achieved by overnight treatment of the glycoproteins, at 37ºC, with acetic acid in different concentrations: 3M, 5M and 0,4M for hFSH, hLH and hTSH respectively. In these conditions, a dissociation efficiency of > 98% was attained. This efficiency was calculated on the basis of relative mass determinations of the heterodimers and subunits carried out via mass spectrometry (MALDI-TOF-MS). The α-and β-subunits were rapidly and quantitatively separated by reversed-phase high-performance liquid chromatography (RP-HPLC) on a C4 column with yields of the order of 80-90%. The isolated subunits were characterized concerning their purity, hidrophobicity, molecular mass and charge distribution, via size exclusion and RP-HPLC, SDS-PAGE and isoelectric focusing. When analyzed with relation to the hydrophobicity, the α-subunits presented approximately the same hydrophobicity, while β-subunits showed the following scale: &beta-hFSH < β-hTSH < β-hLH. Concerning molecular mass, α- and β-subunits of hFSH were shown to have the highest while hLH subunits the lowest. Charge isomers of the subunits of the three glycohormones were predominantly distributed in an acidic region for hFSH, in a basic region for hLH, and in a wider pH range (acidic and basic) for hTSH. Similar migration rates (mR), analyzed via SDS-PAGE, were observed for the α-subunits of the three hormones. A greater variation was found for the β-subunits: mR β-hFSH < mR β-hTSH < mR β-hLH. Differences between recombinant and pituitary preparations of three hormones were observed with relation to molecular mass, hydrophobicity, electrophoretic migration and charge distribution. The described method is mild, practical and flexible and can be adapted to dissociate any recombinant or native heterodimeric glycoprotein, allowing studies and direct characterization of each subunit as well as the detection of free subunits that are undesired contaminants in pharmaceutical preparations, being also an extremely useful tool for the quality control of pharmaceutical products.
 
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Publishing Date
2011-10-17
 
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