重金属、カドミウム、鉛のバイオマーカーとしてのタンパク質のカルボニル化

Protein Carbonylation As a Biomarker of Heavy Metal, Cd and Pb, Damage in Willd. ex Flüggé.

• Manuel Salas-Moreno
• Neyder Contreras-Puentes
• Erika Rodríguez-Cavallo
• Jesús Jorrín-Novo
• José Marrugo-Negrete
• Darío Méndez-Cuadro

抄録

重金属耐性植物は、汚染土壌の回復のためのファイトレメディエーションの可能性を持っており、その代謝適応プロセスの特徴を明らかにすることは、分子レベル、生化学的、生理学的レベルでの耐性メカニズムを解明するための重要な出発点である。本研究では，カドミウムと鉛がそれぞれ30 mg-Kgと50 mg-Kgのカドミウムと鉛に曝露した苗の組織の成長とタンパク質のカルボニル化に及ぼす影響を測定した。葉と根のタンパク質のカルボニル指数は、Cdに30日、Pbに60日曝露した苗では対照と比較して有意に増加した。ドデシル硫酸ナトリウム-ポリアクリルアミドゲル電気泳動法(SDS-PAGE)を用いたウエスタンブロット法とマトリックスアシステッドレーザー脱離イオン化-飛行時間法(MALDI-TOF/TOF)質量分析法によるタンパク質分析を組み合わせたアプローチから、葉緑体タンパク質は、カドミウムと鉛に対する主な酸化ストレス誘導性タンパク質に同定された。γ, ATP合成酵素のサブユニット, クロロフィルCP26結合タンパク質, フルクトース二リン酸アルドラーゼ, 長鎖リブルース二リン酸カルボキシラーゼ(RuBisCO LSU)などの主要な酸化ストレス誘導タンパク質を同定した。Cd は、処理の最初の 30 日間にの葉の光合成機械で損傷を生成した; 酸化されたタンパク質の 5 つの光合成プロセスに関与しています。さらに、RuBisCO LSUのタンパク質分解断片化が認められた。結果は、これらの金属への本質的な耐性は、その根の金属の生物学的蓄積のかなりの量と一緒に、私たちの条件で60日に達したことを示した。

Heavy metal tolerant plants have phytoremediation potential for the recovery of contaminated soils, and the characterization of their metabolic adaptation processes is an important starting point to elucidate their tolerance mechanisms at molecular, biochemical and physiological levels. In this research, the effects of Cd and Pb on growth and protein carbonylation in tissues of exposed to 30 and 50 mg·Kg Cd and Pb respectively were determined. seedlings exposed to metals grew more than controls until 60 days of cultivation and limited their oxidative effects to a reduced protein group. Carbonyl indexes in leaf and root proteins reached a significant increase concerning their controls in plants exposed 30 days to Cd and 60 days to Pb. From the combined approach of Western Blot with Sodium Dodecyl Sulfate-Polyacrylamide Gel Electrophoresis (SDS-PAGE) and protein analysis by Matrix Asisted Laser Desorption/Ionisation - Time Of Flight (MALDI-TOF/TOF) mass spectrometry, chloroplastic proteins were identified into the main oxidative stress-inducible proteins to Cd and Pb, such as subunits α, γ of ATP synthetase, Chlorophyll CP26 binding protein, fructose-bisphosphate aldolase and long-chain ribulose bisphosphate carboxylase (RuBisCO LSU). Cd generated damage in the photosynthetic machinery of the leaves of into the first 30 days of treatment; five of the oxidized proteins are involved in photosynthesis processes. Moreover, there was a proteolytic fragmentation of the RuBisCO LSU. Results showed that intrinsic tolerance of to these metals reached 60 days in our conditions, along with the bioaccumulating appreciable quantities of metals in their roots.