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Título: Isolado proteico de Amburana cearensis (Allemao) A. C. Smith como nova fonte de proteínas alimentares: caracterização funcional e análise toxicogenômica comparativa com outras proteínas vegetais
Título em inglês: Protein isolate Amburana cearensis (Allemão) A. C. Smith as a new source of food proteins: functional characterization and comparative toxicogenomics analysis with other plant protein
Autor(es): Sousa, Nathanna Mateus de
Orientador(es): Carvalho, Ana de Fátima Fontenele Urano
Coorientador(es): Peijnenburg, Adrianus Antonius Cornelis Maria
Palavras-chave: Bioquímica
Amburana cearensis
Isolado proteico
Propriedades funcionais
Toxicogenômica
Transcriptômica
Data do documento: 2014
Citação: SOUSA, N. M. (2014)
Resumo: Amburana cearensis (cumaru) é uma leguminosa subutilizada da Caatinga. O alto teor proteico das sementes faz delas uma possível nova fonte de proteínas alimentares. Foram determinadas as melhores condições de extração proteica para posterior produção do isolado proteico de cumaru (IPAc). As análises também foram conduzidas com a farinha delipidada (FDAc) e com um isolado proteico de soja comercial (IPS). IPAc apresentou teor proteico > 90% e composição de aminoácidos comparável a IPS, com notável deficiência em metionina. Foram determinadas algumas propriedades funcionais para predizer sua adequação como ingrediente na indústria alimentícia. Os resultados para FDAc, IPAc e IPS foram, respectivamente: solubilidade 20-79; 9-99 e 3-76%; capacidade de retenção de água 1,7; 3,9 e 7,5 g/g; capacidade de retenção de óleo 1,5; 6,3 e 1,6 g/g; capacidade emulsificante / estabilidade 52 / 46%; 55 / 51% e 53 / 21%; capacidade espumante / estabilidade 47 / 32%; 65 / 53% e 33 / 8 e menor concentração geleificante 18, 16 e 12%. Para investigar se IPAc e IPS apresentam indícios de toxicidade, células de adenocarcinoma humano foram expostas por 24 h aos isolados. Para comparação, também foi realizada exposição com os isolados de soja (IPGm), feijão comum (IPPv), feijão de porco (IPCe) e mamona (IPRc), a fração proteica de mamona (FPRc), as lectinas PHA-E e ConA e o controle químico (Crtl_Quim). O RNA das células foi hibridizado em microarranjos contendo o genoma humano completo. Os perfis de expressão gênica após exposição às proteínas foram comparados aos de PBS e Crtl_Quim e agrupados hierarquicamente. Crtl_Quim, IPAc e IPGm se mostraram inadequados para a continuação das análises por provocar um efeito superestimado. A análise de vias e processos biológicos afetados apontou que genes envolvidos com a biossíntese de colesterol, estresse do RE e resposta imune foram superexpressos e genes envolvidos com o ciclo celular e replicação do DNA foram subexpressos após exposição a IPPv, IPCe, PHA-E e ConA. As amostras IPRc e FPRc regularam para cima genes envolvidos com a apoptose e resposta imune e para baixo genes envolvidos com o ciclo celular e sinalização do cAMP. Análise do mapa conectivo mostrou alta correlação de ConA, PHA-E e IPCe com drogas bloqueadoras de canais de Ca2+ e de K+; enquanto IPRc e FPRc apresentam função biológica semelhante a pelo menos seis drogas inibitórias da síntese proteica. Conclui-se que IPAc tem grande potencialidade como novo alimento proteico com grande aplicabilidade na indústria de alimentos, devendo, no entanto, sofrer modificações no método de obtenção visando a melhora na solubilidade e a eliminação do sal residual.
Abstract: Amburana cearensis (cumaru) is an underutilized legume from Caatinga. Because of their high protein content its seeds are a possible novel source of food protein. Were determined the best conditions for protein extraction and preparation of protein isolate (IPAc).Analysis were carried out also with the defatted flour (FDAc) and with a marketed soybean protein isolate (IPS). IPAc showed protein content of 90% and amino acid composition compatible with the IPS’s composition, with remarkable low methionine content. Some functional properties were measured in order to predict the adequacy of the isolates as an ingredient for food industry. The results for FDAc, IPAc and IPS were, respectively: solubility 20-79; 9-99 e 3-76%; water holding capacity 1.7; 3.9 e 7.5 g/g; oil holding capacity 1.5; 6.3 e 1.6 g/g; emulsion formation / stability 52 / 46%; 55 / 51% e 53 / 21%; foamability / stability 47 / 32%; 65 / 53% e 33 / 8; least gelling concentration (LGC) 18, 16 and 12%. In order to investigate whether IPAc e IPS exhibit signs of toxicity, two cell lines of human adenocarcinoma (MCF-7 e Caco-2) were exposed to these isolates as well as to others prepared from soyabean (IPGm), white bean (IPPv), Jack bean (IPCe) and castor bean (IPRc), to the protein fraction from castor bean (FPRc), to the lectins PHA-E and ConA (50 µg/mL) and to the chemical control (Crtl_Quim). Subcitotoxic doses were determined by viability test to later exposure assay for 24 h. The MCF-7 cell’s RNA were extracted and hybridized to a microarray containing the complete human genome. The expression profiles after the exposition to the proteins were compared to that ones generated after PBS and Crtl_Quim and hierarchicaly clustered. Crtl_Quim, IPAc and IPGm were unsuitable for further analysis by their overestimated effect. Analysis of biological pathways and process showed that genes involved with the cholesterol biosynthesis, ER stress and immune response were upregulated and genes involved with cell cycle and DNA replication were downregulated after exposure of cells to IPPv, IPCe, PHA-E and ConA. The samples IPRc and FPRc upregulated genes involved with apoptosis and immune response and downregulated genes involved with cell cycle and cAMP signaling. Connectivity Map analysis showed high correlation of ConA, PHA-E and IPCe with drugs that are Ca2+ and K+ channel blockers, while IPRc and FPRc showed biological function similar to at least six drugs inhibitors of protein synthesis. It’s possible to conclude that the IPAc has a high potentiality as a novel protein food with wide applicability in the food industry and should, however, be modified in the method of obtaining aiming the improvement in its solubility and eliminating the residual salt.
Descrição: SOUSA, Nathanna Mateus de. Isolado proteico de Amburana cearensis (Allemao) A. C. Smith como nova fonte de proteínas alimentares: caracterização funcional e análise toxicogenômica comparativa com outras proteínas vegetais. 2014. 142 f. Tese (Doutorado em bioquímica)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2014.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/18718
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