Elucidação de aspectos fisiológicos e funcionais de proteínas associadas ao mercúrio em pirarucu (Arapaima gigas)

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Data

2019-08-23

Autores

Bataglioli, Izabela da Cunha

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Editor

Universidade Estadual Paulista (Unesp)

Resumo

Nas últimas décadas estudos científicos tem dado destaque as altas concentrações de mercúrio (Hg) encontradas em solo, sedimentos, peixes e seres humanos na Amazônia. No entanto, encontram-se ainda escassos estudos relacionados aos mecanismos de toxicidade do mercúrio em nível celular na ictiofauna e populações ribeirinhas. Neste sentido, a investigação dos níveis de expressão de proteínas poderá agir como peça chave na elucidação de biomarcadores de exposição ao mercúrio, facilitando o estudo da contaminação no ambiente e seres vivos por este metal tóxico. O mapeamento destas proteínas associadas ao mercúrio poderá indicar previamente possíveis riscos de contaminação do pescado, bem como evitar a exposição humana ao mercúrio. Estudos metaloproteômicos recentes com peixes da região amazônica, desenvolvidos por grupo de pesquisadores da UNESP de Botucatu, permitiram o fracionamento e caracterização de algumas proteínas associadas ao mercúrio com características de biomarcador. No entanto, os aspectos fisiológicos e funcionais dessas proteínas associadas ao mercúrio nos peixes amazônicos e os mecanismos de adaptação apresentados por estes animais frente à exposição ao metal ainda não foram elucidados. Assim, o presente estudo teve por objetivo utilizar uma nova estratégia de preciptação (fracionada) de proteínas para avançar no conhecimento em busca de biomarcadores proteicos/enzimáticos da contaminação de mercúrio em amostras de tecido hepático de pirarucu (Arapaima gigas) coletados em áreas próximas do reservatório da Usina Hidrelétrica de JIRAU - Rio Madeira utilizando-se as seguintes estratégias metaloproteômicas: fracionamento do proteoma das amostras por 2D PAGE (eletroforese bidimensional); mapeamento do mercúrio nos spots proteicos por GFAAS (espectrometria de absorção atômica em forno de grafite); caracterização das proteínas associadas ao mercúrio por ESI-MS-MS (espectrometria de massas) e utilização de procedimentos de bioinformática que poderão contribuir no conhecimento dessas proteínas em níveis fisiológicos e funcionais, bem como suas vias metabólicas. Os resultados obtidos mostram que dos 105 spots proteicos obtidos, 18 apresentaram concentrações de Hg. Nestes 18 spots, foram caracterizadas 10 proteínas que interagiram com mercúrio: Cyb5a protein, Cystathionine beta-synthase a, Fatty acid binding protein 1-A, liver, GTP-binding nuclear protein Ran, Triosephosphate isomerase, 6-pyruvoyl-tetrahydropterin synthase/dimerization cofactor of hepatocyte nuclear factor 1 alpha (TCF1), Novel protein similar to zebrafish hemoglobin alpha-adult 1 (Hbaa1), Hemoglobin subunit alpha, Superoxide dismutase, Perforin 1.8. Todas essas proteínas encontradas apresentam caracteristicas moleculares que favorecem a ligação a metais e podem ser usadas futuramente como biomarcadores de exposição ao mercúrio. Palavras chaves: Mercúrio em peixes amazônicos; Proteômica; Metalômica; Toxicidade; Pescado e Meio Ambiente.
ABSTRACT Over the recent decades scientific studies have pointed to the high concentrations of mercury found in soil, sediment, fish and humans in the Amazon. However there are still few studies on the mercury toxicity mechanisms at cellular level in ichthyofauna and riverine populations. The investigation of protein expression levels may be a key element in the elucidation of mercury exposure biomarkers in living beings, which would aid the mapping of environmental contamination by this toxic metal. The early screening of these mercury-associated proteins may indicate the risk of fish contamination at a given area and possibly prevent human exposure to mercury. Recent metalloproteomic studies in fish from the Amazon region developed by a group of researchers from Botucatu UNESP have achieved the fractionation and characterization of some mercury-associated proteins with biomarker characteristics. However they have not elucidated the physiological and functional aspects of these mercury-associated proteins and these animals adaptation mechanisms towards this metal exposure. This study aimed to increase the knowledge of possible protein biomarkers of mercury contamination in pirarucu (Arapaima gigas) collected in areas close to JIRAU - Rio Madeira Hydroelectric Power Plant reservoir. Liver tissue samples were analysed using a novel protein precipitation strategy (fractionation) and the following metalloproteomic strategies: 2D PAGE proteome fractionation of samples; mapping of mercury in protein spots by GFAAS (graphite furnace atomic absorption spectrometry); characterization of mercury-associated proteins by ESI-MS-MS (mass spectrometry) and bioinformatics procedures that may contribute to the knowledge of these proteins at physiological and functional levels, as well as their metabolic pathways. The results show that 18 of the 105 protein spots contained Hg (mercury), leading to the characterization of 10 mercury-interacting proteins: Cyb5a protein, Cystathionine beta-synthase A, Fatty acid binding protein 1-A, liver, GTP-binding nuclear protein Ran, Triosephosphate isomerase, 6-pyruvoyl-tetrahydropterin synthase/dimerization cofactor of hepatocyte nuclear factor 1 alpha (TCF1), Novel protein similar to zebrafish hemoglobin alpha-adult 1 (Hbaa1), Hemoglobin subunit alpha, Superoxide dismutase and Perforin 1.8. All of these proteins have molecular characteristics that favor metal binding and have the potential to be used in the future as mercury exposure biomarkers. Keywords: Mercury in Amazonian fish; Proteomics; Metallomics; Toxicity; Fish and Environment.

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Palavras-chave

Proteínas, Mercúrio, Arapaima gigas, Pescados, Meio ambiente

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