Δομικές μελέτες του μεταβολισμού του γλυκογόνου σε διαφορετικούς ιστούς

Abstract

Glycogen is a natural polymer and its interaction with enzymes directly implicated in glycogen metabolism in different tissues remains a challenge for the scientific community, particularly because glycogen plays a key role in serious diseases such as type 2 diabetes, cancer, cardiovascular and neurodegenerative diseases. The development of new research tools for integrative approaches allows the systematic study of enzymes (molecular targets) that are implicated in the metabolic pathway of the glycogen biosynthesis and degradation in different tissues. Glycogen is a polysaccharide that comprises thousands of glucose molecules either in linear or branched chains. Glycogen is an energy storage and its phosphorylation releases glucose molecules that act as a source of energy for other tissues and organs including brain. In the frame of the present thesis the implication of glycogen in the aforementioned diseases has been explored by literature and bioinformatics research with the aim to elucidate its role in their treatment, and a workflow that this would be possible is proposed. The work presented focused on glycogen phosphorylase, a key enzyme in the metabolic process of glycogen degradation that has been under investigation using fluorescent compounds – with biochemical and crystallographic methods with an ultimate aim the development of bioactive compounds that may be investigated at cellular level. In parallel, biophysical studies of glycogen from oyster were performed in the presence and in the absence of the enzyme

Η μελέτη του γλυκογόνου ως μακρομορίου και η αλληλεπίδραση αυτού με τα ένζυμα που συμμετέχουν απευθείας στον μεταβολισμό του σε διαφορετικούς ιστούς αποτελεί πρόκληση για την επιστημονική κοινότητα, ιδιαιτέρως διότι ο μεταβολισμός του γλυκογόνου έχει βρεθεί ότι διαδραματίζει σπουδαίο ρόλο σε σοβαρές νόσους όπως ο σακχαρώδης διαβήτης τύπου 2, ο καρκίνος, οι καρδιαγγειακές και νευροεκφυλιστικές νόσοι. Η ανάπτυξη νέων ερευνητικών εργαλείων για ολοκληρωμένες προσεγγίσεις επιτρέπει πλέον τη συστηματική μελέτη των ενζύμων (μοριακών στόχων) πουσυμμετέχουν στη μεταβολική οδό της βιοσύνθεσης και αποικοδόμησης του γλυκογόνου σε διαφορετικούς ιστούς. Το γλυκογόνο είναι ένας πολυσακχαρίτης ο οποίος αποτελείται από δεκάδες χιλιάδες μόρια γλυκόζης που σχηματίζουν διακλαδισμένες αλυσίδες. Αποτελεί μονάδα αποθήκευσης ενέργειας καθώς η φωσφορυλίωσή του απελευθερώνει γλυκόζη, που αποτελεί πηγή ενέργειας των βασικών οργάνων συμπεριλαμβανομένου, του εγκεφάλου. Στο πλαίσιο της παρούσας διατριβής διερευνήθηκε η εμπλοκή του γλυκογόνου σε νόσους όπως αυτές που αναφέρθηκαν με στόχο την αποσαφήνιση του ρόλου του στην πρόληψη ή την αντιμετώπιση ασθενειών με μελέτες βιβλιογραφικής και βιοπληροφορικής αναζήτησης και προτάθηκε μεθοδολογία για το πώς αυτό μπορεί να καταστεί δυνατό. Δόθηκε έμφαση στη φωσφορυλάση του γλυκογόνου, ένζυμο κλειδί για τη μεταβολική πορεία της αποικοδόμησης του γλυκογόνου η οποία μελετάται ως σύμπλοκο με φθορίζουσες ενώσεις –με βιοχημικές και κρυσταλλογραφικές μεθόδους με απώτερο στόχο την ανάπτυξη βιοδραστικών ενώσεων που δύνανται να μελετηθούν σε κυτταρικό επίπεδο. Παράλληλα, πραγματοποιήθηκαν βιοφυσικές μελέτες του γλυκογόνου από οστρακοειδή ως φυσικό πολυμερές παρουσία και απουσία του ενζύμου.