proteômica em fígado de bovinos de alta e baixa eficiência … · geração de energia,...

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Universidade de São Paulo Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos

Programa de Pós-Graduação em Zootecnia

Disciplina: Tópicos Avançados em Biologia Celular e Molecular e Genética Animal

Docente: Dr. José Bento Sterman Ferraz

Pirassununga, 23 de abril de 2014

Leydiana Duarte Fonseca

Proteômica em fígado de bovinos de alta e baixa eficiência alimentar

World Livestock 2011- Livestock in food security (FAO): projeções para 2050: ↑ 73% no consumo de proteína

animal. Inevitável intensificação da produção pecuária.

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Introdução

O uso de novos métodos que proporcionem melhorias na produção de bovinos de corte

torna-se de grande relevância.

Demanda Competitividade

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Efetivo bovino brasileiro: ≈ 211,279 milhões (IBGE, 2012).

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Introdução

90% Nelore (ABIEC, 2011).

2º > rebanho mundial;

2º > produtor e exportador de carne bovina.

2014: recorde de produção de 9,9 milhões de ton. (↑3% 2013) (USDA, 2013).

80% Bos indicus.

20,74%

34,26% 18,55%

13,08%

13,37%

Fig. 1: Distribuição do rebanho bovino brasileiro por regiões. Fonte: Adaptado de: http://www.anttur.org.br/uploads/paginas/image/ institucional/mapa-brasil-regioes

Custos com alimentação podem ultrapassar 60% do total da produção (ANDERSON et al., 2005). Bovinos: 5% do total de energia consumida durante o ciclo

de vida é destinado a deposição de proteínas; Suínos e aves: 14 e 22%, respectivamente (RITCHIE, 2001).

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Eficiência alimentar

Viabilidade da criação: ↓ custos →↓ alimento consumido / kg carne produzido.

↑ EA Sustentabilidade: animais mais eficientes →↓ áreas de pastagens e produção de poluentes.

(BASARAB et al., 2003).

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Indicadores EA: auxiliar na seleção de animais mais vantajosos. Conversão alimentar (CA): razão entre o consumo de

matéria seca (CMS) diário observado e o ganho médio diário (GMD).

Taxa de crescimento relativo (TCR): razão da diferença do logaritmo do peso final e do logaritmo do peso inicial pelo tempo em confinamento.

Eficiência parcial de crescimento (EPC): razão do GMD pela diferença do CMS observado e do CMS estimado para mantença.

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(GRION, 2012).

Consumo alimentar residual (CAR) - Koch et al. (1963): correção do consumo alimentar para o peso do animal e para o ganho em peso. Diferença do consumo observado e do consumo estimado

em função do peso metabólico (PV0,75) e do GMD. Principal vantagem: comparação do CMS dos animais

independente das diferenças de tamanho ou da taxa de crescimento.

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(GRION, 2012).

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Ganho de peso residual (GPR) - Koch et al. (1963): quantidade de peso que um animal ganha acima ou abaixo da estimativa de ganho de peso baseada na ingestão de matéria seca e no seu peso vivo médio (CROWLEY et al., 2010).

Consumo e ganho residual (CGR): soma do CAR com o GPR, onde cada um tem a mesma ponderação após transformação do CAR + em favorável pela multiplicação por -1 (BERRY; CROWLEY, 2012). Animais de crescimento rápido e consumo menor que o

esperado, proporcionalmente, sem diferenças no peso vivo.

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Biologia molecular

Ganhos genéticos.

Métodos tradicionais

de MA

Biologia sistêmica

(BERRY et al., 2011).

↑↑↑ Ganhos genéticos. Genômica

Transcriptômica Metabolômica

Proteômica Bioinformática

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Biologia molecular

Equilíbrio sustentável entre produtividade, qualidade do produto e

bem-estar animal.

Conhecimento do organismo Biomarcadores

(BENDIXEN et al., 2011).

Projetos genoma: englobam o sequenciamento dos conjuntos de genes de um organismo inteiro ou de apenas parte dele. Não revelam dados sobre a expressão dos genes, a

quantidade expressa e o funcionamento dos seus produtos.

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Biologia molecular

Genoma funcional

Transcriptômica

Proteômica

(SILVA et al., 2007).

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Caracterização em larga escala do conjunto de proteínas expressas em uma célula ou tecido (WILKINS et al., 1996), sendo este conjunto denominado de proteoma (SILVA et al., 2007).

O proteoma é dinâmico e variável. Genomas humano e bovino: 20 mil a 30 mil genes, sendo o

proteoma potencialmente mais complexo. splicing alternativo, modificação pós-tradução e interações

proteína-proteína (BERRY et al., 2011).

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Proteômica

Estrutura, função e controle dos sistemas biológicos por meio da análise das propriedades das proteínas. Traduzir a informação genômica, que é diversa e ambígua,

em concreta e quantificável dentro dos sistemas biológicos de proteínas (ZAPATA et al., 2012).

Complementar os dados de análise e sequenciamento de genomas, com grande contribuição no entendimento das redes de funcionamento e regulação celular (SILVA et al., 2007).

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Proteômica

Elo entre o genótipo e o fenótipo de um organismo.

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Descoberta de vias metabólicas nas diversas etapas celulares;

identificação de moléculas bioativas em extratos biológicos naturais;

identificação e caracterização de marcadores biológicos.

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Proteômica

(ROCHA et al., 2005).

Ferramenta para estudos sobre a fisiologia e a genética de vários organismos vivos (ROSSIGNOL et al., 2006).

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Proteômica do fígado

• Metabolismo de lipídios e carboidratos; • síntese de ácidos graxos e proteínas; • produção da bile; processos de desintoxicação; • síntese de ureia; • armazenamento de glicogênio e vitaminas.

(JIANG et al., 2013; MOLETTE et al., 2012). Fig. 2: Fígado de ruminantes. Fonte: http://anato2vet.blogspot.com.br/2013/ 04/figado-e-pancreas.html

• Órgão central para a rede de distribuição energética. • Processamento de produtos da digestão e gerenciamento do

fornecimento de nutrientes para suprir as necessidades do organismo (DOELMAN et al., 2012).

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Função essencial no metabolismo intermediário e nas respostas homeostáticas para alterações

nutricionais (VALLE et al., 2008).

Talamo et al. (2003) e D’Ambrosio et al. (2005): mapas proteômicos de Bos taurus. Fígado, rim, músculo, sangue e plasma.

484 spots – 112 corresponderam a 58 proteínas. Geração de energia, metabolismo de carboidratos, lipídios,

aminoácidos e xenobióticos, além de envolvidas na síntese de polipeptídios, flexibilidade e estrutura celular.

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Fig. 3: Mapa proteômico de fígado bovino por 2-DE. Fonte: Talamo et al., 2003.

Fig. 4: Proteínas identificadas no mapa 2-DE de células do fígado bovino. Fonte: D’Ambrosio et al., 2005.

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Tisujita et al. (2008): Determinar o estado de diferenciação de progenitores das

células da glândula salivar (células-tronco) de suínos, comparando amostras da glândula salivar e do fígado.

117 proteínas na glândula salivar e 154 no fígado, das quais 72 e 109 foram específicas para cada órgão, respectivamente.

Base para pesquisas de padrão de diferenciação na expressão da proteína por células-tronco.

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Xu et al. (2008): Diferenças nos níveis de expressão de proteínas hepáticas

de vacas Holstein saudáveis e em quadros de cetose. Cinco enzimas foram identificadas como ≠ expressas no

fígado de vacas com cetose: sub-reguladas: acetil coenzima-A-acetiltransferase-2; 3-

hidroxiacil-CoA desidrogenase tipo-2 e fator de elongação Tu;

supra-reguladas: creatina-quinase e alfa-enolase.

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Miarelli e Signorelli (2009): Mapas proteômicos do fígado de Chianina e Holstein.

649 spots: 9 ≠ expressos (supra-reguladas).

Chianina: Cadeia C (estrutura cristalina fibrinogênio bovino modificado) – coagulação sanguínea; Galactose mutarotase – metabolismo de CHO’s; Fumarilacetoacetato hidrolase – catabolismo da Tyr e Phe; Frutose-1,6-difosfatase – gliconeogênese; Sulfotransferase citosólica – desintoxicação.

Holstein: Argininosuccinato liase – ciclo da ureia; Acetil-

coA aciltransferase-1 – degradação de ác. graxos; Anexina IV – proteína de ligação da membrana.

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Pouco utilizada em estudos com fígado de animais de produção.

Os projetos desenvolvidos permitem, além de melhor entendimento do funcionamento do próprio órgão, maior compreensão de aspectos bioquímicos e fisiológicos do metabolismo animal como um todo.

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(MOLETTE et al. 2012).

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Considerações finais

Fig. 7: Bovinos Nelore. Fonte: http://www.emater.go.gov.br/wp-content/uploads/2011/06/Foto-nelores-copy.jpg

Fig. 6: Fígado. Fonte: http://www.pawelmazur.org/blog/wp-content/uploads/2010/07/liver.jpg

Fig. 8: Carne bovina. Fonte: http://www.comerciode carnes.com.br/img/dummies/carne_bovina.png

Fig. 9: Crescimento econômico. Fonte: http://blog.bariguicreditointeligente.com.br/ wp-content/uploads/2013/01/lucro.jpg

Fig. 5: Estrutura cristalina da catalase do fígado de bovinos sem NADPH. Fonte: http://www.ionchannels.org/pdb-image/1TGU.jpg

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Obrigada!

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