PREMIOS 2009 // Ganador Categoría Profesional en Ciencia de los Alimentos

LOGRO
Ganador
AUTORES

M.C. Enrique Maldonado Cervantes (Autor)
Dra. Ana Paulina Barba de la Rosa (Asesor)

TÍTULO

“Purificación y caracterización de la proteína tipo lunasin de amaranto”

CATEGORÍA
Profesional en Ciencia de Alimentos
INSTITUCIÓN

Instituto Potosino de la Investigación Científica y Tecnológica. Laboratorio de Proteómica y Expresión Génica de la División de Biología Molecular.

CONTACTO

enrique.maldonado@ipicyt.edu.mx

RESUMEN
El lunasin es un péptido que fue identificado por primera vez en soya y posteriormente en granos de plantas como trigo, cebada, pimienta, y el amaranto. La importancia del péptido lunasin radica en sus propiedades cáncer-preventivas. El objetivo del presente trabajo se enfocó en la purificación y la caracterización bioquímica y biológica del péptido lunasin de amaranto. El tamaño y punto isoeléctrico del péptido se identificó por electroforesis en dos dimensiones (2-DE).
Para el ensayo de internalización al núcleo celular se trabajó con la línea celular NIH 3T3 y se determinó el grado de acetilación de Histonas H3 y H4, así como el grado de fosforilación de la proteína del retinoblastoma (Rb). El péptido tipo lunasin se identificó en las diferentes fracciones proteínicas de la semilla con peso molecular de 20 kDa.
Analizando la fracción globulinas 11S se pudo determinar una sola mancha de proteína con un pI de 9. La proteína tipo lunasin se internaliza en el núcleo de células de la línea NIH 3T3 en un tiempo de 12 h, tiempo mucho menor a lo reportado para el lunasin de soya, esto ayuda a explicar cómo esta proteína puede ejercer su acción sobre diversas proteínas localizadas en el núcleo y así ejercer su acción cáncer-preventiva. Se determinó que a una concentración de 1 mM del lunasin purificado es capaz de reducir la acetilación de las Histonas H3 y H4, en un 77 y 70%, respectivamente; lo que indicó que el mecanismo de acción de esta proteína está relacionado a ciertas regiones de la heterocromatina (Histonas hipoacetiladas) donde se encuentran silenciados genes activadores de la mitosis.
Las células tratadas con 10 nM de lunasin de amaranto inhibieron la fosforilación de la proteína retinoblastoma (Rb), lo que sugiere que la proteína tipo lunasin actúa como protección de la represión de la mitosis; ejerciendo su efecto sobre al menos 2 de las proteínas nucleares implicadas en la regulación del ciclo celular: Histonas (H3y H4) y la proteína del retinoblastoma. Con los resultados de este trabajo se ha demostrado que en las semillas de amaranto está contenido el péptido tipo lunasin con propiedades cáncer-preventivas por lo que el amaranto aunado a su calidad de proteínas también se puede considerar como un alimento nutraceútico
INTRODUCCIÓN Y ANTECEDENTES

El amaranto es una planta tradicional mexicana que posee granos con alto valor nutricional, contiene proteínas de buena calidad, vitaminas, minerales y varios compuestos fenólicos y flavonoides (Yanes y cols. 1986; Barba de la Rosa y col. 2009). Se han reportado propiedades benéficas para la salud relacionadas con el consumo del amaranto como: disminución de los niveles de triglicéridos y lipoproteínas de baja densidad (LDL); así como también propiedades anti-tumorales y antioxidantes (Kim y cols. 2006a, Kim y cols. 2006b). En un estudio reciente, se ha demostrado que los digeridos trípticos de las fracciones globulinas y glutelinas del grano de amaranto contienen péptidos: anticarcinogéncos, antihipertensivos, antitrombóticos, inmunomoduladores, antioxidativos, entre otros (Silva Sánchez y cols. 2008).
Lunasin es un péptido de 43 aminoácidos cuya secuencia contiene 8 residuos de aspartato (D) en su extremo carboxilo terminal; precedido de un motivo de adhesión celular Arg-Gly-Asp (RGD) y una hélice predicha con una homología estructural a una región conservada en proteínas de unión a cromatina (Gálvez 2001). Se descubrió originalmente como un péptido procesado de una proteína soluble en agua del grano de soya, la albúmina 2S, este péptido llamó la atención ya que al tratar de expresarlo en E. coli se observó una taza de división celular baja y que algunas bacterias dividían su material genético pero sin citocinesis (Gálvez y de Lumen 1999). Se ha demostrado que el péptido lunasin inhibe la transformación celular inducida por agentes químicos cancerígenos y oncogenes en modelos in vivo y en modelos animales para el cáncer de piel; debido a la inhibición de acetilación de histonas que son expuestas al ocurrir el fenómeno de transformación celular; provocando una desregulación en la dinámica de acetilación/desacetilación de una celular normal, provocando apoptosis en células que han sufrido el fenómeno de transformación (Galvéz y de Lumen 1999).

OBJETIVOS

Caracterizar la proteína tipo lunasin de amaranto (Amaranthus hypocondriacus L.) y analizar su bioactividad cáncer-preventiva en modelos in vitro.
Como objetivos específicos se plantearon los siguientes:
1. Obtener extractos proteínicos del grano e identificar la proteína tipo lunasin mediante análisis Western Blot.
2. Purificar el lunasin de amaranto.
3. Analizar la capacidad del lunasin de amaranto para la internalización hacia el núcleo de células vivas.
4. Analizar si el lunasin de amaranto inhibe la acetilación de las Histonas H3 y H4.
5. Comprobar si la proteína tipo lunasin de amaranto ejerce una acción quimioprotectora en la línea celular NIH 3T3 contra el agente cancerígeno 3- metilclorantreno.

JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA

En trabajos recientes se reportó que los digeridos trípticos de la fracción proteínica de glutelinas de Amaranthus hypocondriacus L. inducen apoptosis en células HeLa (Silva-Sánchez y cols. 2008). Esta evidencia supone la existencia de un péptido o proteína que modula esta respuesta antiproliferativa celular. En este mismo estudio se identificó una proteína que era reconocida por los anticuerpos contra lunasin de soya. Dadas estas dos evidencias, se sugiere que una proteína conteniendo el péptido lunasin está presente en las semillas de amaranto y que pudiera tener funciones similares tanto en el grano como en las líneas celulares del estudio a las reportadas para el péptido lunasin de soya.

La identificación y caracterización de una proteína tipo lunasin en amaranto que posea una bioactividad comparable a otras proteínas de esta clase ayudará a comprender y ampliar el conocimiento de su función endógena y sus posibles aplicaciones para el beneficio del ser humano.