27/5/2010
Por Fábio Reynol
Agência FAPESP – Um estudo de embriões bovinos por meio de uma técnica de espectrometria de massas, desenvolvido na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), é o destaque de capa da edição de maio do Journal of Lipid Research(JLR) da Sociedade Norte-Americana de Bioquímica e Biologia Molecular.
O artigo publicado é resultado da pesquisa “Aplicação da técnica de espectrometria de massas para caracterização do lipidoma em oócitos e embriões bovinos”, desenvolvida por Christina Ramires Ferreira e colaboradores da Unicamp, da Universidade de São Paulo (USP), da Universidade Federal de São Paulo (Unifesp) e teve o apoio da FAPESP por meio de uma Bolsa de Pós-Doutorado.
Artigo sobre método de espectrometria de massas aplicada em embriões e óvulos desenvolvido na Unicamp ganha a capa de periódico norte-americano Journal of Lipid Research (divulgação)
Ela realizou o estudo no Laboratório Thomson de Espectrometria de Massas do Instituto de Química da Universidade Estadual de Campinas (IQ-Unicamp), coordenado pelo professor Marcos Nogueira Eberlin, que também é o orientador da pesquisa.
Outro trabalho do mesmo laboratório ilustrou a capa de abril da revista inglesa Analyst, da Royal Society of Chemistry. A publicação apresentou, ao todo, três artigos produzidos pelo grupo da Unicamp naquela edição.
A técnica de espectrometria desenvolvida pelos pesquisadores permite estudar a composição lipídica de um único embrião, economizando tempo e material, uma vez que os métodos convencionais de análise exigem muitas amostras e processos que envolvem manipulação química, separação e caracterização de componentes por meio de técnicas trabalhosas, como cromatografia gasosa, a qual acaba “desmontando” a molécula de lipídio e impedindo a obtenção da informação estrutural das moléculas intactas.
O feito da equipe foi aplicar pela primeira vez a técnica chamada matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry (ionização/dessorção de matriz assistida por laser, ou MALDI-MS) no estudo de embriões e óvulos.
“A MALDI é muito sensível e, além de permitir o estudo de um único embrião, preserva a estrutura do lipídio. Com isso, obtivemos um grau de informação estrutural de composição lipídica em embriões que até hoje não era possível”, disse Christina à Agência FAPESP.
A técnica é normalmente utilizada na análise estrutural de peptídeos, proteínas e carboidratos. Até então, ninguém a havia aplicado em óvulos e embriões. “Depois que soube do nosso sucesso, um pesquisador alemão me contou que tentou aplicar a técnica em embriões, mas empregou a extração dos lipídios e não obteve sucesso devido à dimensão microscópica da amostra”, disse.
A pesquisadora acredita que a técnica poderá auxiliar especialmente a biotecnologia de embriões bovinos e ajudar a manter o país na liderança do setor. “O Brasil é líder mundial na área de fertilização in vitro de bovinos.”
As informações sobre os lipídios são muito importantes para o congelamento, ou criopreservação, dos óvulos e embriões. “Caso o embrião possua muitas espécies de lipídios saturados, a membrana celular pode se romper com maior facilidade ao ser congelada. Portanto, a composição lipídica está relacionada à resistência do embrião ao congelamento”, indicou.
Outra vantagem da técnica utilizada é que ela se mostrou bem versátil, sendo bem-sucedida em análises de células de diferentes espécies. A equipe aplicou a MALDI-MS no estudo da estrutura de óvulos de carneiros, de bovinos, de peixes e até em óvulos não fertilizados de humanos, além de embriões de bovinos e de insetos. “Aplicamos em espécies bem diferentes para comprovar se era possível”, contou Christina.
Nobel de Química
A facilidade e a rapidez da aplicação da técnica, aliadas à importância das informações que ela consegue levantar, tornam a MALDI-MS uma potente ferramenta de empresas que trabalham com o comércio de embriões animais.
O grupo na Unicamp pretende aperfeiçoar a técnica e adaptá-la a outras aplicações, como a análise de óvulos de suínos, que possuem mais gordura. “Vários pesquisadores têm nos procurado interessados em utilizar a ferramenta em suas pesquisas”, disse Eberlin.
Christina tenta agora apresentar a técnica para a sua própria área de formação, a veterinária. “Não existe muita interação entre a área de química e os veterinários, mas esse quadro está mudando aos poucos”, disse. Segundo ela, a espectrometria de massas pode se tornar uma ferramenta poderosa, especialmente para a pecuária.
O desenvolvimento do método de ionização/dessorção para análises de espectrometria de massa em macromoléculas biológicas rendeu ao pesquisador japonês Koichi Tanaka, da Shimadzu Corporation, o Prêmio Nobel em química do ano de 2002.
O MALDI-MS auxiliou especialmente o estudo de proteínas, estruturas difíceis de serem ionizadas. O método permitiu a ionização dessas macromoléculas com a irradiação de uma mistura de substâncias, chamada de “matriz”, que absorve feixes de laser e amostras macromoleculares.
O artigo Single embryo and oocyte lipid fingerprinting by mass spectrometry (doi:10.1194/jlr.D001768), de Marcos Eberlin e outros, pode ser lido por assinantes do Journal of Lipid Research em www.jlr.org/cgi/content/abstract/51/5/1218.
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Journal of Lipid Research, Vol. 51, 1218-1227, May 2010
Copyright © 2010 by American Society for Biochemistry and Molecular Biology
Methods
Single embryo and oocyte lipid fingerprinting by mass spectrometry[S]
Christina R. Ferreira1,2,*, Sergio A. Saraiva1,*, Rodrigo R. Catharino,Jerusa S. Garcia*, Fabio C. Gozzo, Gustavo B. Sanvido*, Luiz Fernando A. Santos,Edson G. Lo Turco**, José Henrique F. Pontes, Andréa C. Basso,Ricardo P. Bertolla**, Roberto Sartori, Monique M. Guardieiro, Felipe Perecin***,Flávio V. Meirelles***, Juliano R. Sangalli*** and Marcos N. Eberlin*
* Thomson Mass Spectrometry Laboratory, University of Campinas, Campinas, SP, Brazil
Department of Clinical Pathology, University of Campinas, Campinas, SP, Brazil
Center for Structural Molecular Biology, University of Campinas, Campinas, SP, Brazil
** Department of Surgery, Federal University of São Paulo, São Paulo, SP, Brazil
In Vitro Brasil Ltda, Mogi Mirim, SP, Brazil
Department of Animal Science, University of São Paulo, Piracicaba, SP, Brazil
*** Faculty of Animal Sciences and Food Engineering, University of São Paulo, Pirassununga, SP, Brazil
2 To whom correspondence should be addressed. email: christina@iqm.unicamp.br
Methods used for lipid analysis in embryos and oocytes usually involve selective lipid extraction from a pool of many samples followed by chemical manipulation, separation and characterizationof individual components by chromatographic techniques. Herein we report direct analysis by matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry (MALDI-MS) of single and intact embryos or oocytes from various species. Biological samples were simply moisturized with the matrix solution and characteristic lipid (represented by phosphatidylcholines, sphingomyelins and triacylglycerols) profiles were obtained via MALDI-MS. As representative examples, human, bovine, sheep and fish oocytes, as well as bovine and insect embryos were analyzed. MALDI-MS is shown to be capable of providing characteristic lipid profiles of gametes and embryos and also to respond to modifications due to developmental stages and in vitro culture conditions of bovine embryos. Investigation in developmental biology of the biological roles of structural and reserve lipids in embryos and oocytes should therefore benefit from these rapid MALDI-MS profiles from single and intact species.
Supplementary key words oocyte • embryo • mass spectrometry • phospholipid • triacylglicerol • lipid fingerprinting
Abbreviations: DHB, 2,5-dihydroxybenzoic acid; FCS, fetal calf serum; GC, gas chromatography; L, linoleic acid; Ln, linolenic acid; MALDI-MS, matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry; NL, neutral loss; O, oleic acid; P, palmitic acid; PC, phosphatidylcholines; PCA, principal component analysis; PL, phospholipids; S, stearic acid; SM, sphingomyelin; TAG, triacylglycerol
Journal of Lipid Research, Vol. 51, 1218-1227, May 2010
Copyright © 2010 by American Society for Biochemistry and Molecular Biology
Methods
Single embryo and oocyte lipid fingerprinting by mass spectrometry[S]
Christina R. Ferreira1,2,*, Sergio A. Saraiva1,*, Rodrigo R. Catharino,Jerusa S. Garcia*, Fabio C. Gozzo, Gustavo B. Sanvido*, Luiz Fernando A. Santos,Edson G. Lo Turco**, José Henrique F. Pontes, Andréa C. Basso,Ricardo P. Bertolla**, Roberto Sartori, Monique M. Guardieiro, Felipe Perecin***,Flávio V. Meirelles***, Juliano R. Sangalli*** and Marcos N. Eberlin*
* Thomson Mass Spectrometry Laboratory, University of Campinas, Campinas, SP, Brazil
Department of Clinical Pathology, University of Campinas, Campinas, SP, Brazil
Center for Structural Molecular Biology, University of Campinas, Campinas, SP, Brazil
** Department of Surgery, Federal University of São Paulo, São Paulo, SP, Brazil
In Vitro Brasil Ltda, Mogi Mirim, SP, Brazil
Department of Animal Science, University of São Paulo, Piracicaba, SP, Brazil
*** Faculty of Animal Sciences and Food Engineering, University of São Paulo, Pirassununga, SP, Brazil
2 To whom correspondence should be addressed. email: christina@iqm.unicamp.br
Methods used for lipid analysis in embryos and oocytes usually involve selective lipid extraction from a pool of many samples followed by chemical manipulation, separation and characterizationof individual components by chromatographic techniques. Herein we report direct analysis by matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry (MALDI-MS) of single and intact embryos or oocytes from various species. Biological samples were simply moisturized with the matrix solution and characteristic lipid (represented by phosphatidylcholines, sphingomyelins and triacylglycerols) profiles were obtained via MALDI-MS. As representative examples, human, bovine, sheep and fish oocytes, as well as bovine and insect embryos were analyzed. MALDI-MS is shown to be capable of providing characteristic lipid profiles of gametes and embryos and also to respond to modifications due to developmental stages and in vitro culture conditions of bovine embryos. Investigation in developmental biology of the biological roles of structural and reserve lipids in embryos and oocytes should therefore benefit from these rapid MALDI-MS profiles from single and intact species.
Supplementary key words oocyte • embryo • mass spectrometry • phospholipid • triacylglicerol • lipid fingerprinting
Abbreviations: DHB, 2,5-dihydroxybenzoic acid; FCS, fetal calf serum; GC, gas chromatography; L, linoleic acid; Ln, linolenic acid; MALDI-MS, matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry; NL, neutral loss; O, oleic acid; P, palmitic acid; PC, phosphatidylcholines; PCA, principal component analysis; PL, phospholipids; S, stearic acid; SM, sphingomyelin; TAG, triacylglycerol
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Professores, pesquisadores e alunos de universidades públicas e privadas com acesso ao site CAPES/Periódicos podem ler gratuitamente este artigo do Journal of Lipid Research e de mais 22.440 publicações científicas.
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NOTA DESTE BLOGGER:
O Prof. Dr. Marcos Nogueira Eberlin, orientador desta pesquisa, é membro do NBDI - Núcleo Brasileiro de Design Inteligente. Os autores desta pesquisa não fazem parte deste Núcleo.
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Vote neste blog para o prêmio TOPBLOG 2010.
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