Interação entre um péptido β-amilóide, responsável pela doença de Alzheimer, e modelos ...

100 Pages·2014·2.6 MB·Portuguese

by  Andreia Cuco

Interação entre um péptido β-amilóide, responsável pela
doença de Alzheimer, e modelos biomembranares

Andreia Filipa Costa Cuco

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em
Bioengenharia e Nanossistemas

Orientadoras: Doutora Benilde de Jesus Vieira Saramago e Doutora Ana Paula
Valagão Amadeu do Serro

Júri

Presidente: Professor Doutor Luís Joaquim Pina da Fonseca
Orientadora: Professora Doutora Benilde de Jesus Vieira Saramago
Vogal: Professora Doutora Amélia Maria Pina Soares Gonçalves da Silva

Novembro de 2014
II
A mente que se abre a uma nova ideia, jamais volta ao seu tamanho inicial.
ALBERT EINSTEIN

III
IV
Agradecimentos

A elaboração desta dissertação só foi possível contando com a contribuição, apoio e cooperação de
diversas pessoas, às quais não poderia deixar de exprimir o meu mais sincero apreço e agradecimento.
Em primeiro lugar, quero agradecer à minha orientadora, Professora Doutora Benilde Vieira
Saramago, pelo incansável apoio e incentivo, pela disponibilidade e acompanhamento que sempre
demonstrou durante todo processo, por me acolher no seu grupo de trabalho.
À minha co-orientadora, Professora Doutora Ana Paula Serro, pelos conhecimentos transmitidos,
pela disponibilidade de auxílio e pela motivação transmitida ao longo de todo o trabalho.
À Professora Doutora Amélia Gonçalves da Silva, pela cedência do laboratório e equipamento, pela
enorme disponibilidade para apoiar e auxiliar nos longos dias de trabalho, pela ajuda na interpretação
dos resultados e pelo otimismo demonstrado.
À Professora Doutora Anabela Fernandes, por todo o apoio e disponibilidade, pela ajuda na
interpretação de resultados e pela cedência do laboratório e equipamento.
Ao Professor Doutor José Paulo Farinha pela cedência do laboratório e equipamento, pela
disponibilidade e ajuda na interpretação dos resultados.
Ao Professor Eduardo Melo pela disponibilidade, opiniões e troca de ideias.
Um enorme obrigado também ao José Restolho, Patrizia Paradiso, Sara Matias e Tânia Ribeiro pela
disponibilidade em auxiliar-me no trabalho dos diversos equipamentos e pelo apoio.
Mas, sem dúvida, que há muito a agradecer a outras pessoas que contribuíram para a elaboração
desta dissertação por outros motivos.
Um obrigado gigante aos meus colegas de laboratório: Ana Rita Valente, Andreia Pimenta, José
Restolho, Marina Esteves, Patrizia Paradiso e Vanessa Moreira, pelos incontáveis momentos de
gargalhadas, de descontração, pelo apoio quando começa tudo a parecer difícil.
Um obrigado particular a pessoas que foram mais do que colegas de mestrado, foram amigos: Ana
Rita Valente, Gonçalo Adriano e Mariana Pina, mesmo que os nossos caminhos não se voltem a cruzar,
levo-vos comigo, foram essenciais nestes dois anos no IST. Obrigado, por tudo!
Aos meus incansáveis amigos, um enorme obrigado. Em especial: Miguel Vidigal, pelo amigo que
é, pela preocupação, pela amizade incondicional, por mesmo longe estar sempre perto; ao “Jardel Luís”
(Luís Carlos), por mesmo do outro lado do mundo me transmitir um apoio incondicional; ao Henrique
Pernes, pela ajuda, pelo apoio, pelo incentivo e pela enorme paciência; ao Flávio Sá, por me tornar os
momentos mais aflitivos em momentos mais descontraídos.
V
Às minhas irmãs de coração: Cláudia Azevedo Ferreira, Joana Pereira e Joana Rodrigues, pela
amizade incondicional, por nunca me deixarem ir a baixo, por acreditarem sempre em mim, pelas
gargalhadas, por cada momento nosso. “Os amigos nunca são para as ocasiões. São para sempre.”
Um obrigado especial à Joana Pereira, por seres a melhor amiga que podia ter, por seres a ‘irmã
de pais diferentes”, por saberes o que penso sem ser preciso falar, por mesmo longe nunca me deixares
sozinha: “Porque eu nunca tinha pedido uma irmã, mas a vida encarregou-se de te trazer”. És a certeza
do ‘para sempre’ e a família que eu escolhi.
À minha extraordinária família por todo o amor que sempre me transmitiram, por saberem que
sempre estarão lá para mim Por sempre acreditarem em mim.
À minha mãe, por ser um apoio inabalável no momento de aflição, por acreditar em mim, por nunca
me deixar desistir, por ser um porto de abrigo, por fazer tão bem o papel de mãe, por nunca me ter
deixado ir abaixo. Obrigado minha mãe!
Ao meu pai, para quem as palavras me parecem sempre escassas. Obrigado por todos estes anos
ter acreditado em mim e no meu sucesso, por me mostrar sempre que eu era capaz de ir mais além,
por me ter ensinado que com esforço e dedicação tudo se consegue. Obrigado por ser o melhor pai do
mundo, mas também por ser a melhor pessoa que conheço. “Não escolhi ser tua filha, apenas tive
sorte”. Obrigado pai, és o maior amor da minha vida! “Olha lá para cima, ela está a ver-nos.”.
E em conjunto, ao meu pai e à minha mãe por sempre me terem proporcionado o privilégio de viver
numa família e lar feliz. O que sinto por vocês é incondicional. Conseguimos, esta vitória é nossa!
E um agradecimento especial, a quem por infelicidade da vida não pode ouvir nem ler estas
palavras, mas a quem me deu amor incondicional em vida e, agora, me ilumina o caminho. À minha
estrela guia que me acompanha sempre, de quem as saudades são infinitas. À minha querida avó
Ricardina, a quem dedico esta dissertação.

VI
VII
Resumo

A doença de Alzheimer caracteriza-se pela formação de placas no cérebro compostas por
agregados de péptido β-amilóide (Aβ). A neurotoxicidade de Aβ parece relacionar-se com a sua
interação com a membrana celular, que pode ser influenciada pela conformação do péptido ou pela
composição lipídica da membrana. As jangadas lipídicas são microdomínios ricos em esfingomielina
(SM) e colesterol (Chol) que têm sido associados a interações específicas com Aβ.
Usou-se uma mistura equimolar de 1-palmitoil-2-oleoil-sn-glicero-3-fosfocolina (POPC), SM e Chol
como um modelo de membrana com jangada lipídica para estudar a interação com o fragmento
peptídico Aβ . Investigou-se o efeito do colesterol estudando a interação de Aβ com a mistura
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POPC/SM (1:1) e o efeito do pH. As técnicas experimentais utilizadas foram: Análise de Localização
de Nanopartículas (NTA) e Dicroísmo Circular, para caracterização de Aβ , e Microbalança de Cristal
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de Quartzo com Dissipação (QCM-D), Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) e Balança de
Langmuir, para caracterizar a interação lípido-péptido.
O Aβ a baixas concentrações adsorve à região polar da monocamada, afetando pouco a
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organização dos lípidos. O aumento da concentração de Aβ conduz à formação de domínios ricos
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em péptido, em ambas as misturas lipídicas, sendo mais forte na presença de colesterol e a pH=4
(agregados peptídicos de menor dimensão). Nos lipossomas suportados, a interação com Aβ é
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favorecida em POPC/SM(1:1) e o aumento da concentração peptídica não afeta os lipossomas. Nos
lipossomas em suspensão, a baixas concentrações o péptido estabiliza os lipossomas enquanto o
aumento da concentração de Aβ conduz à sua destruição.
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PALAVRAS-CHAVE: Jangada lipídica, Péptido β-amilóide, Lipossoma, Monocamada de
Langmuir, QCM-D, DSC
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Abstract

Alzheimer’s disease is characterized by plaque formation, in brain, composed by amyloid-β peptide
(Aβ) aggregates. The Aβ neurotoxicity seems to be related to its interaction with the cell membrane
which can be influenced by the peptide conformation or the lipid membrane composition. Lipid rafts are
microdomains rich in sphingomyelin (SM) and cholesterol (Chol), which have been associated with
specific interactions with Aβ peptide.
Used an equimolar mixture of 1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phosphocoline (POPC), SM and
Chol as a membrane model for studying lipid raft interaction with Aβ peptide fragment, at different
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concentrations. Investigated the effect of cholesterol studying the interaction between Aβ and
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POPC/SM (1:1) mixture, and the pH effect by pH changes between 4 and 7. The experimental
techniques used were: Nanoparticle Tracking Analysis (NTA) and Circular Dichroism, to Aβ
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characterization, and Quartz Crystal Microbalance with Dissipation (QCM-D), Differential Scanning
Calorimetry (DSC) and Langmuir Monolayers, to characterize the lipid-peptide interaction.
At low Aβ peptide concentrations, the peptide is adsorbed in the polar region of the monolayers,
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slightly affecting the organization of lipids. The increase of Aβ concentration leads to the formation
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of peptide rich domains in both lipid mixtures, being stronger in the presence of Chol and at pH=4
(peptide aggregates smaller). In supported liposomes, the interaction with Aβ is favored POPC/SM
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(1: 1) and increasing concentrations of peptide did not affect the liposomes. In suspended liposomes,
at low concentrations the peptide stabilizes the liposomes while increasing the Aβ concentration
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leads to their destruction.

KEYWORDS: Lipid rafts, Amyloid β-Peptide, Liposome, Langmuir Monolayers, QCM-D, DSC
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