Orientadores: Marco Aurélio Zezzi Arruda, Ljubica Tasic

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química

Resumo: Este trabalho consistiu em estudos de metalômica comparativa de sementes de soja transgênica (T) e não-transgênica (NT). Para tanto, as sementes de soja T e NT foram comparadas, em um primeiro, momento levando-se em conta: concentração total dos elementos, comportamento dos elementos durante...

Resumo: Este trabalho consistiu em estudos de metalômica comparativa de sementes de soja transgênica (T) e não-transgênica (NT). Para tanto, as sementes de soja T e NT foram comparadas, em um primeiro, momento levando-se em conta: concentração total dos elementos, comportamento dos elementos durante extração utilizando-se fracionamento sequencial, e bioacessibilidade dos elementos após procedimento de digestão gastrointestinal simulada (in vitro). As análises preliminares foram feitas utilizando-se ICP-MS com analisador de massas quadrupolar, e as análises posteriores utilizando espectrometria de massas de alta resolução com plasma acoplado indutivamente (HR-ICP-MS). Foram determinados 25 elementos em concentrações variando de ng g até %. Foi observado que as sementes de soja T e NT exibem diferenças estatisticamente significantes nas concentrações de Cu, Fe e Sr, sendo os dois primeiros apresentando maiores concentrações na semente T, e, o último, com maior concentração nas sementes de soja NT. Estes resultados também se refletiram nos conteúdos desses elementos em extratos aquosos e resíduos obtidos por meio de fracionamento sequencial. Ainda, os experimentos de bioacessibilidade realizados mostraram que as frações bioacessíveis de Cu, Fe, e outros elementos (Mn, S, Zn) contribuíram em maior porcentagem para a concentração total dos elementos nas sementes de soja T do que para as sementes de soja NT. Posteriormente, foi dada continuidade aos estudos utilizando cromatografia líquida bidimensional off line para as amostras de sementes de soja, sendo a primeira dimensão constituída de cromatografia de exclusão por tamanho (SEC,) e a segunda dimensão constituída de cromatografia de troca aniônica (AEX). Na primeira dimensão cromatográfica foram identificadas três frações contendo metais por meio da hifenação SEC-ICP-MS: a primeira correspondendo a massas molares entre 38,1 e 181,1 kDa, a segunda correspondendo a massas molares entre 8,2 e 17,2 kDa, e a terceira fração correspondendo a massas molares entre 0,4 e 3,8 kDa. As três frações identificadas foram separadas, liofilizadas, e separadas novamente utilizando a cromatografia de troca aniônica. Foram detectados metais em todas as frações separadas por SEC: três sub-frações da primeira fração, uma sub-fração na segunda fração e três sub-frações na terceira fração. Os eluatos foram coletados, liofilizados, digeridos e levados ao espectrômetro de massas com fonte de ionização por electrospray (ESI-MS) para identificação de proteínas. Foram identificadas 33 e, entre elas, duas proteinas previamente relacionadas a metais foram encontradas: seed lipoxygenase 1 e b-conglycinin. Após a separação na segunda dimensão cromatográfica, as sub-frações resultantes foram liofilizadas e submetidas a uma terceira dimensao de separacao, utilizando a eletroforese em gel de poliacrilamida unidimensional (SDS-PAGE). As bandas obtidas por SDS-PAGE foram recortadas e digeridas a fim de analisar os metais presentes nas mesmas, destacando os resultados obtidos para Fe, onde o mesmo foi quantificado nas bandas da sub-fração onde o pico deste elemento foi encontrado nas análises por AEX-ICP-MS. Ainda, as bandas foram digeridas tripticamente a fim de identificar as proteínas presentes, e, novamente, proteínas associadas a metais foram identificadas: chain A lipoxygenase-3 (Soybean) complex with 13(S)-hydroperoxy- 9(Z),11(E)-octadecadienoic acid; beta-amylase [Glycine max]; seed lipoxygenase-1, lipoxygenase [Glycine max], seed lipoxygenase-2 (PISUM SATIVUM) e beta-conglycinin

Abstract: This work consisted of comparative metallomics studies of transgenic (T) and nontransgenic (NT) soybean seeds. To that end, T and NT seeds were compared at first taking into account: the total concentration of the elements, the elements behavior during extraction using sequential...

Abstract: This work consisted of comparative metallomics studies of transgenic (T) and nontransgenic (NT) soybean seeds. To that end, T and NT seeds were compared at first taking into account: the total concentration of the elements, the elements behavior during extraction using sequential fractionation, and bioacessibility of the elements after simulated gastrointestinal digestion procedure (in vitro). Preliminary analyzes were done using ICP-MS with quadrupole mass analyzer, and the subsequent analysis using high-resolution inductively coupled plasma mass spectrometry, (HR-ICP-MS). 25 elements were determined at concentrations ranging from 1 ng g up to %. It was observed that T and NT soybean seeds exhibit statistically significant differences in the concentrations of Cu, Fe and Sr, the first two having higher concentrations in the T seeds, and the last with the highest concentration in soybeans NT. These results were also reflected in the contents of these elements in aqueous extracts and residues obtained through sequential fractionation. Also, the contributions of bioaccessible fractions of Cu, Fe and other elements (Mn, S, Zn) to the total content of the elements in T soybean seeds were higher than those found in NT soybean seeds. Subsequently, studies were continued using bidimensional liquid chromatography, the first dimension consisting of size exclusion chromatography (SEC) and the second dimension of anion exchange chromatography (AEX). In the first chromatographic dimension three fractions containing metals were identified using hyphenation SEC-ICP-MS, the first corresponding to molar masses between 38.1 and 181.1 kDa, the second corresponding to molar masses between 8.2 and 17.2 kDa and the third fraction corresponding to molar masses between 0.4 and 3.8 kDa. The three identified fractions were separated and lyophilized, and again separated using anion exchange chromatography (AEX). Metals were found in all the separated fractions by SEC: three sub-fractions of the first fraction, a subfraction in the second fraction and three sub-fractions in the third fraction. These peaks were collected, lyophilized, digested and taken to the mass spectrometer for protein identification. 33 proteins were identified, and, among them, two proteins previously related to metals were found: seed lipoxygenase 1 and b-conglycinin. After chromatographic separation in the second dimension, the resultant subfractions were lyophilized and subjected to a third separation dimension using onedimensional polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE). After the separation, the bands were cut out and digested to examine the metals contained therein, highlighting the results obtained for Fe, which was quantified in the bands of the sub-fraction where the peak of the element is found in the analysis by ICP-AEX - MS. Also, the bands were digested triptically to identify the proteins, and once again proteins associated to metals were identified: 3-lipoxygenase A chain (Soybean) complex with 13 (S)-Hydroperoxy-9 (Z), 11 ( E)-octadecadienoic acid, beta-amylase [Glycine max]; seed lipoxygenase-1, lipoxygenase [Glycine max] seed lipoxygenase-2 (Pisum sativum) and beta-conglycinin