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Tendencia y avances del estudio proteómico en alimentos

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Existen diferentes ramas de la proteómica que tratan de caracterizar el proteoma estudiando distintos aspectos del mismo: Proteómica descriptiva o estructural para todas las proteínas expresadas en un momento y en un contexto. Proteómica comparativa para identificar diferencias anivel de expresión de proteí­nas que se asocian a cambios en las condiciones de un organismo. Proteómica funcional para la identificación de conjuntos funcionales de proteínas. Es decir, grupos de proteí­nas que se localizan en un mismo sitio y que operan en mutua interacción interacciones proteí­na-proteína).

Identificación de las proteí­nas que forman un organelo, lo que ha permitido la elaboración de mapas moleculares de la célula. La genómica y proteómica se fundamenta como acción estratégica o instrumento básico de focalización de las actuaciones futuras. 

Las principales aplicaciones se han desarrollado en el ámbito de la proteómica médica, pero existen aún numerosas limitaciones cuando se trata de estudiar muestras diferentes, como las ambientales, donde muchos microorganismos no han podido ser cultivados en condiciones de laboratorio y por lo tanto no se tiene prácticamente ninguna información sobre ellos.
El estudio de los proteomas derivados de todo un conjunto de organismos de un mismo ecosistema, se denomina metaproteómica, y aunque es un área de reciente desarrollo, ya ha permitido obtener una visión general de diferentes sistemas tales como suelo, ambientes marinos, y del metaproteoma humano del tracto gastrointestinal.

Los alimentos son matrices complejas que tradicionalmente han sido estudiadas desde una perspectiva química, fisicoquí­mica, microbiológica y sensorial. Sin embargo, la aplicación de herramientas proteómicas en su estudio podrí­a contribuir en la:
• Búsqueda de nuevos compuestos bioactivos funcionales
• Evaluación de la seguridad de los ingredientes alimentarios
• Detección y control del deterioro de alimentos o microorganismos patógenos
• Identificación de biomarcadores
• Identificación de proteínas causantes de alergias
• Calidad y autenticidad de alimentos
• Producción de ingredientes alimentarios
• Procesamiento de alimentos (Kvasnicka) Al igual que la mayoría de las herramientas novedosas, su inserción en el estudio de alimentos ha sido lenta.

Los resultados obtenidos a partir de una búsqueda en PubMed con los términos “proteómica” y “alimentos”. Se observa un incremento a partir del año 2011. Sin embargo, en comparación con otras áreas como la biomedicina, (identificación de biomarcadores de diferentes enfermedades o en diferentes tipos de cáncer) su aplicación sigue siendo baja.

Para poder llevar a cabo el estudio de las proteínas es necesario disponer de técnicas que permitan separarlas, identificarlas y cuantificarlas. Las técnicas de separación pueden ser dividas en dos campos:

1) técnicas electroforéticas y

2) técnicas cromatografí­as.

Dentro de las primeras, la electroforesis en gel de poliacrilamida en dos dimensiones (2-DE) es el método estándar utilizado para la separación de las proteí­nas. Este tipo de geles, permite obtener un arreglo o despliegue fí­sico de las proteí­nas, separándolas por punto isoeléctrico y peso molecular.

A pesar de que presenta algunas limitaciones con respecto a la reproducibilidad, resolución, y dificultad para la separación eficiente de las proteí­nas de baja abundancia, esta técnica sigue siendo uno de los métodos más utilizados para estudiar muestras complejas.

Diferentes protocolos se han desarrollado para contrarrestar estas limitaciones. Sin embargo, la extracción de las proteínas sigue siendo un paso restrictivo en el estudio proteómico, puesto que es necesario lograr la solubilización de todas las proteínas presentes en el sistema.

Para la selección del método de extracción, es necesario tomar en cuenta las características físicas y químicas de la muestra, para su posterior adaptación y optimización, dependiendo del tipo de muestras y proteínas de interés. La precipitación de proteí­nas es generalmente considerada como un paso esencial para su concentración y purificación, ya que permiten eliminar componentes (azucares solubles, lípidos, ácidos orgánicos entre otros) que interfieren con el análisis proteómico.

Amoako-Andoh et al. (2014), evaluaron tres protocolos de extracción ampliamente usados en proteómica (extracción con Tritón X-100, extracción con SDS y extracción con fenol), en combinación con diferentes métodos de precipitación en una muestra de plátano.

El grado de recuperación de proteí­nas depende del método de precipitación y re-solubilización. Los mayores rendimientos se obtuvieron con fenol como agente precipitante en combinación con buffer R2D2 (5 M urea, 2 M tiourea, 2% CHAPS, 2% C7BzO (3-(4-heptil) fenil-3-hidroxipropil dimetil propanosulfonato de amonio), 20 mM DTT, 5 mM TCEP-HCl y 0.25% anfolitos), para la solubilización de las proteínas.

La complejidad del estudio se incrementa, cuando el alimento no proviene de un solo organismo, sino de mezclas complejas de estos como en los alimentos fermentados.

El pozol por ejemplo, un alimento fermentado elaborado a partir de masa de maíz nixtamalizado, contiene cantidades importantes de almidón (75%) y proteí­nas de reserva del maí­z (50% del total de proteínas) que interfieren en la detección de las proteí­nas de los microorganismos que fermentan la masa. A pesar de la complejidad del sistema se desarrolló y optimizó un protocolo para la recuperación de las proteínas y su posterior análisis.

En el vino, la concentración de proteínas es baja pero estas tienen un papel crucial en sus características. La mayor limitante que existí­a para el estudio de la proteómica del vino era la falta de métodos adecuados para la extracción y posterior separación de las proteínas por 2-DE.

Mainente et al. (2014), optimizó la extracción de proteínas en una muestra de vino tinto (cv. Carbernet) para su posterior separación y análisis por masas. La concentración de proteína extraída fue de 115 ± 25.1 mg de proteí­na/L y se lograron identificar tanto proteí­nas del vino como de Botrytis cinerea lo que podría indicar posible infección de las uvas.

Por Jocelin Rizo, Catalina Cárdenas y Romina Rodríguez-Sanoja del Departamento de Biologí­a Molecular y Biotecnologí­a. Instituto de Investigaciones Biomédicas, Universidad Nacional Autónoma de México.

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