Aplicación de la proteómica y metabolómica para la investigación de las toxinas de los alimentos

Proteomica Estudio y caracterización de todo el conjunto de proteínas expresadas de un genoma Permite identificar, categorizar y clasificar las proteínas con respecto a su función y a las interacciones que establecen entre ellas

Metabolomica Estudio y comparación de los metabolomas, es decir, la colección de todos los metabolitos (moléculas de bajo peso molecular) presentes en una célula, tejido u organismo (hormonas y metabolitos secundarios)

Introducción La seguridad alimentaria es un tema de importancia global Brotes de nuevas micotoxinas en paises en desarrollo e industrializados han causado interés y preocupación en todo el mundo El suelo agua o aire pueden estar contaminados con metabolitos de especies de hongos que crecen en una gran variedad de condiciones y sustratos como los cultivos

La contaminación con micotoxinas en suelo, aire o agua (toxinas en mariscos) es difícil de vincular a un determinado alimento ya que la aparición de los efectos es gradual y no se detecta hasta que se produce un daño crónico o permanente Garantizar la seguridad del alimento es una responsabilidad de todos los participantes de la cadena de producción eliminando o disminuyendo microorganismos patógenos transmitidos por alimentos.

La necesidad de alimentos seguros a a llevado a una creciente demanda de desarrollo de análisis y métodos de prueba: genómica , proteómica y metabolómica Complejidad de identificación y seguimiento, micotoxinas y toxinas de mariscos

Micotoxinas transmitidas por los alimentos Son metabolitos secundarios (no los necesita la célula) tóxicos elaborados por hongos que afectan a humanos y animales Pueden permanecer mucho tiempo en el alimento después de la biosíntesis y secreción en el medio ambiente

Especies de hongos más comunes y con mayor potencial toxigénico Aspergillus Fusarium Penicillium Alternaría Claviceps

Aspergillus

Fusarium

Penicillum

Alternaria

Claviceps

Factores que influyen en la producción de micotoxinas durante el procesamiento y almacenamiento de alimentos Disponibilidad de nutrientes (fuentes de carbono: glucosa, almidón) Determinación de flora en el alimento Estructura del alimento Contaminación Temperatura Humedad relativa

Las micotoxinas pueden estar en: Cereales, cacahuetes , especias, alimentos para el ganado , frutas, verduras y productos de origen animal, como carne, leche y huevos. Alrededor de 400 micotoxinas se han registrado hasta hoy, veinte de ellas se encuentra en los alimentos en una cantidad que es suficiente para tener efectos perjudiciales efecto en los seres humanos y los animales

La mayoría de las micotoxinas no se descomponen durante el procesamientos de la materia prima si no que permanecen en el producto final Los métodos de detección rápidos: ELISA Fluorimetría directa Biosensores (basado en la superficie de resonancia) Métodos de la tira TLC (cromatografía en capa delgada) y GC Aplicables para la determinación de aflatoxinas, fumonisinas, ocratoxina A, zearalenona y tricótesenos

Los métodos de confirmación incluyen HPLC con UV o detección fluorimetrica El principal enfoque de los métodos de la genómica, la proteomica y la metobolomica es desarrollar estrategias eficaces para interrumpir la producción y desarrollo de toxinas de origen alimentario. Crear resistencia contra la invasión de hongos en los alimentos y contaminación de los piensos para animales por micotoxinas.

Enfoques de la proteomica Identificar las proteínas implicadas en el desarrollo de hongos Ciclo y forma de vida Interacción entre el huésped y el parasito Análisis de enzimas que secretan Obtener información sobre la patogenicidad del hongo

Caracterización cuantitativa de hongos: Electroforesis con post tinción Cultivo celular de la proteína in vivo Enfoques basados ​​en la señal precursora de intensidad espectral

Muchas de las proteínas y péptidos que segregan estos hongos son de importancia para la ciencia biomédica y aplicaciones biotecnológicas La identificación de estas proteínas (enzimas) puede ayudar a utilizar los hongos como una fabrica de células versátiles. Ej. Aspergillus niger ac. Cítrico (enzimas hidroliticas hidrolasas, proteasas)

Investigación de las toxinas de los mariscos Las biotoxinas marinas son producidas por microalgas, cuando esta se acumula en los mariscos que son consumidos por los seres humanos pueden causar enfermedades gastrointestinales y neurológicas. Tienen una amplia gama de estructuras químicas , tamaño molecular , y propiedades fisicoquímicas lo que hace difícil la identificación de la toxina y sus metabolitos

Existen toxinas naturales que son constituyentes normales de cierta especies de peces Se requieren pruebas de biotoxinas en moluscos para garantizar la seguridad publica así como la viabilidad del mercado de mariscos

Dinoflagelados Grupo principal de algas en el ecosistema marino que producen biotoxinas: Intoxicación paralítica por mariscos (PSP ) Intoxicación neurotóxica por mariscos (NSP ) Intoxicación amnésica de molusco (ASP ) Intoxicación por mariscos diarreico (DSP ) Intoxicación por ciguatera (CFP )

Bioensayo con ratones es la herramienta de monitoreo más utilizado para la detección de toxinas marinas Tiene limitaciones con respecto al tiempo , la sensibilidad , el rango dinámico , la variabilidad, no se puede utilizar para la determinación de toxinas individuales Cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) Análisis de espectrometría de masas proporciona un alto grado de identificación de la especificidad de toxinas en una muestra

Análisis proteómicos y genómicos son los métodos adecuados para la identificación de especies de toxinas ya que las proteínas son los componentes básicos de los mariscos. La proteómica proporcionan efectivas estrategias y herramientas para el perfilado y la identificación de proteínas de dinoflagelados, permite el aislamiento e identificación simultánea de cientos de miles de proteínas en una muestra. Herramientas proteómicas , principalmente SDS , electroforesis 2D, cromatografía y espectrometría de masas, serán muy utilizadas para la biología marina en el análisis de mariscos

Los niveles de enzimas pueden variar en diferentes tejidos biológicos lo que complica entender el metabolismo de la biotoxina. Localización de toxinas en diferentes tejidos o orgánulos subcelulares juega un papel importante en la comprensión completa del metabolismo . La falta del genoma completo de cualquier marisco o especie hace el análisis proteómico mucho más difícil.

Las innovaciones científicas y tecnológicas juegan un papel importante en la comprensión de cómo se puede tratar con los retos de la seguridad alimentaria. Eso incluye tecnologías de alto rendimiento basados ​​en la genómica, la proteómica y metabolómica para la identificación rápida de patógenos y sus metabolitos, la caracterización del complejo patógeno-huésped las interacciones y determinación de la patogenicidad / resistencia.  

Conclusiones Las innovaciones científicas y tecnológicas juegan un papel importante en la comprensión de cómo se puede tratar con los retos de la seguridad alimentaria. Tecnologías de alto rendimiento basados ​​en la genómica, la proteómica y metabolómica para la identificación rápida de patógenos y sus metabolitos, la caracterización del complejo patógeno-huésped y las interacciones y determinación de la patogenicidad / resistencia.