La proteòmica de l’alzina (Analítica mediterrània, 22/2020)

Poques espècies són tan representatives de la Mediterrània com l’alzina. És l’espècie epònima de l’alzinar, tingut de vegades com el bosc mediterrani per excel·lència, i de la qual l’alzina participa de l’esclerofília (fulles endurides) com a estratègia per front a l’eixutesa del clima. Com que l’alzina és arbre perennifoli, els alzinars mantenen fullam tot l’any. La floració és per l’abril i maig, i la fructificació per a setembre. Els aglans de l’alzina eren vistos com l’aliment primigeni de la raça d’or en els mites grecs, però avui l’animal d’aglà per excel·lència és el porc, al voltant del qual no hi ha tanta unanimitat en la Mediterrània moderna. Tot i la seva rellevància ecològica, l’alzina és comptada, pel que fa a la biologia molecular, entre els organismes recalcitrants, amb els qui és difícil treballar. En conseqüència, el volum de dades de seqüències gèniques i proteiques de l’alzina és escàs, fins al punt que, per a la biologia molecular, l’alzina és una espècie òrfena. Hi ha de tota manera valents que s’endinsen en l’alzinòmica, i n’és testimoni la Holm oak database, mantinguda pel Departament de Bioquímica, Proteòmica i Biologia de Sistemes Agroforestal i Vegetal, de la Universidad de Córdoba. Coordinats per Mari Angeles Castillejo, aquests alzinòmics publiquen a la revista Plant Proteomics, un protocol d’anàlisi proteòmic optimitzat per la identificació i quantificació de proteïnes de l’alzina. Aquest protocol fa part del treball que publicaren en el volum 2139 de Methods in Molecular Biology.

Euse - Siti dau Pònt de Gard

Una alzina de 110 anys d’edat

La proteòmica d’una espècie recalcitrant, l’alzina

Isabel Gómez Gálvez és bioquímica de la Unidad de Bioquímica, Proteómica y Biología de Sistemas Agroforestales y Vegetales, del Departamento de Bioquímica y Biología Molecular de la Universidad de Córdoba. D’aquesta mateixa unitat són l’enginyera agrònoma Rosa Sánchez Lucas, el biòleg Bonoso San Eufrasio, la bioquímica Ana M. Maldonado-Alconada i la biòloga María Angeles Castillejo Sánchez.

Luis Enrique Rodríguez de Francisco és investigador del Laboratorio de Biología del Instituto Tecnólogico de Santo Domingo.

Carlos Fuentes-Almagro treballa a les instal·lacions de proteòmica del Servicio Central de Apoyo a la Investigación (SCAI) de la Universidad de Córdoba.

Tots aquests autors són vinculats a Holm oak database, una base de dades de biologia molecular dedicada a l’alzina (Quercus ilex). L’alzina, com hem dit, és l’arbre dominant dels ecosistemes forestals naturals de bona part de la Conca Mediterrània Occidental. Fins i tot actualment, malgrat els canvis d’ús del sòl, encara hi ha 2.489.000 hectàrees cobertes per alzinar o deveses d’alzines a Espanya. La producció d’aglans a Espanya s’estima en 120 milions d’euros anuals, i a més de la part destinada a l’alimentació porcina més emblemàtica (el porc de pota negra), hem de comptar també la fauna salvatge que se n’alimenta, així com l’ús de la fusta per a la confecció de barrils de vi.

Malgrat aquesta importància de l’alzina, des del punt de vista de la biologia molecular, se’l pot considerar una espècie òrfena, amb un volum escàs de seqüències gèniques i proteiques, cosa que s’explica per la recalcitrància que mostra davant l’aplicació de tècniques moleculars. El grup de recerca de Bioquímica, Proteòmica i Biologia de Sistemes Agroforestals i Vegetals de la Universidad de Córdoba creu que aquesta situació pot canviar amb l’aplicació de les tècniques modernes, les anomenades òmiques (genòmica, transcriptòmica, proteòmica i metabolòmica). Al capdavall, la recalcitrància de l’alzina a les tècniques moleculars és més pròpia de les tècniques clàssiques, les basades en gels d’agarosa o de poliacrilamida, en les que es fan córrer extractes biològics sota camps elèctrics. Així una tècnica clàssica per a l’anàlisi simultani de proteïnes era la separació en una electroforesi bidimensional (2-DE), que es podia acoblar amb una espectrometria de masses (2-DE-MS). Les tècniques proteòmiques d’“escopeta” permeten un anàlisi simultani de proteïnes més exhaustiu, sense passar per gel ni exigir un coneixement previ particularitzat de cada proteïna.

L’aplicació de la proteòmica d’escopeta a l’alzina pot ajudar a la caracterització de la diversitat geogràfica de l’alzina, de les bases moleculars de la maduració de la llavor i de la germinació, de la resposta de l’alzina a estressos ambientals (sequera, infestació per Phytophtora cinnamomi), etc.

Un mètode fiable per a la identificació i quantificació de proteïnes

Però per traduir les dades proteòmiques en coneixement biològic cal disposar d’una metodologia adequada d’identificació i quantificació de les proteïnes. La proteòmica d’escopeta analitza seqüències peptídiques relativament breus. Quan es tracta d’una espècie de la qual hi ha una abundant informació de seqüències proteiques i gèniques, convertir aquestes dades en informació biològica sobre el proteoma és més fàcil que no pas en una espècie com l’alzina. Precisament, en l’alzina, hom recorre aquestes tècniques per tal de disposar de més informació de biologia molecular de l’espècie.

Una determinada seqüència peptídica pot correspondre’s a una proteïna concreta, però també a altres proteïnes que comparteixin aquesta seqüències (proteïnes ortòlogues). Per tal de diferenciar entre les dues possibilitats, hom es basa en paràmetres de confiança (puntuació de la identitat de seqüència, nombre de pèptids trobats, grau de cobertura de la seqüència).

Una vegada assumida que la identificació d’un pèptid amb una proteïna és la correcta, queda la qüestió de si la proteòmica d’escopeta ens pot informar de la quantitat de proteïna existent a la mostra. Al capdavall, la majoria de canvis proteòmics, o de comparacions proteòmiques, són de caire quantitatiu, és a dir de proteïnes que s’expressen més o menys. Perquè la tècnica d’anàlisi sigui quantitativa, és a dir que permeti aquestes comparacions entre mostres diferents, és necessari ajustar-se a un rang dinàmic lineal, on la intensitat de senyal peptídic sigui una funció lineal de la quantitat de proteïna a la mostra. Per trobar aquest rang cal la realització de corbes de calibració, en la que dilucions seriades de mostres de referència siguin sotmeses a l’anàlisi d’espectrometria de masses.

El mètode desenvolupat per Gómez-Gálvez ofereix unes vies d’optimització de la proteòmica d’escopeta a l’alzina. La validació de les dades té com a objectiu millorar la qualitat de l’anàlisi, per tal de guanyar confiança en la identificació i quantificació de proteïnes individuals. Amb unes dades quantitatives robustes, la interpretació dels resultats podrà ser correcta, i ajudarà a oferir noves respostes a problemes pendents de la biologia de l’alzina.

Lligams:

Optimizing Shotgun Proteomics Analysis for a Confident Protein Identification and Quantitation in Orphan Plant Species: The Case of Holm Oak (Quercus ilex). Isabel Gómez-Gálvez, Rosa Sánchez-Lucas, Bonoso San-Eufrasio, Luis Enrique Rodríguez de Francisco, Ana M. Maldonado-Alconada, Carlos Fuentes-Almagro, Mari Angeles Castillejo. Plant Proteomics 157-168 (2020).

Holm oak database.

 

Arxivat a Ciència i Tecnologia
%d bloggers like this: