Desenvolvimento de biomoléculas como potenciais ferramentas para o monitoramento da contaminação aquática por metais tóxicos

Abstract

Resumo: A contaminação ambiental por metais tóxicos em diferentes compartimentos ambientais tem aumentado rapidamente durante as últimas décadas devido a uma grande diversidade de atividades antrópicas. Estes elementos não são degradáveis naturalmente e, portanto, podem bioacumular em todos os níveis tróficos da cadeia alimentar. Atualmente, o cádmio é um dos metais poluentes mais preocupantes por causar efeitos tóxicos graves e irreversíveis principalmente nas comunidades aquáticas. Um dos vários mecanismos de toxicidade relacionado a esse metal é o de induzir a expressão das metalotioneínas. Essas proteínas atuam na homeostase de metais essenciais nas células e em fluídos corporais e tem sido utilizada como um dos principais biomarcadores de poluição aquática por metais tóxicos biodisponíveis. Assim, nosso principal objetivo foi produzir e validar anticorpos policlonais a fim de detectar a expressão diferencial da metalotioneína induzida pelo cádmio. Esses anticorpos foram obtidos a partir do soro de coelhos imunizados com a proteína metalotioneína de tilápia, sintetizada previamente por sistema de expressão heteróloga em Escherichia coli. Os anticorpos foram seletivamente purificados do soro por cromatografia de imunoafinidade e validados pelos ensaios de Western blot e ELISA. Com base nisso, foi possível verificar a obtenção de anticorpos policlonais com alto grau de especificidade e sensibilidade, os quais podem ser utilizados como potenciais ferramentas na detecção da biodisponibilidade de metais tóxicos na ictiofauna brasileira. Após os bioensaios foi possível detectar diferentes níveis de MT endógena em larvas e extratos de fígado juvenil com o anticorpo policlonal. Além disso, foram observados danos ao DNA em indivíduos expostos à concentração mais alta. Os resultados aqui apresentados complementam os estudos e abrem portas para a investigação direta do estresse ambiental gerado pelos metais e reforçam a necessidade de planos efetivos para garantir a saúde dos recursos hídricos no cenário brasileiro.

Abstract: Contamination by toxic heavy metals in different environmental compartments has been increasing rapidly over the last decades by a variety of disordered anthropogenic inputs. These elements are not degradable and can bioaccumulate at all trophic levels of the food chain. Cadmium is currently one of the most worrying environmental pollutant metals as it causes severe and irreversible toxic effects mainly in aquatic communities. One of several mechanisms of toxicity related to this metal in its complexity is to induce the expression of metallothionein. These proteins act on metal homeostasis in cells and body fluids and it has been used as one of the main biomarkers of water pollution by bioavailable toxic metals. In this way our main goal was the production and validation of polyclonal antibodies in order to detect the differential expression of metallothionein induced by cadmium. These antibodies were obtained from the rabbit serum immunized with the tilapia metallothionein, synthesized by heterologous expression system in Escherichia coli. The antibodies were selectively purified from the serum by immunoaffinity chromatography and later validated by Western blot and ELISA assays. Based on this, it was possible to verify the obtaining of polyclonal antibodies with a high specificity and sensitivity which can be used as potential tools for detecting the bioavailability of toxic metals in the Brazilian ichthyofauna. After the bioassays it was possible to detect different levels of expression of endogenous MT in larvae and juvenile liver extracts with the polyclonal antibody. These results presented here complement studies and open doors for the direct investigation of the environmental stress generated by metals, and reinforce the need for effective plans to guarantee the health of water resources in the Brazilian scenario.