Análise de associações de major royal jelly protein 1 por cromatografia de exclusão molecular

Abstract

Polifenismo é a habilidade de um genoma expressar múltiplos fenótipos morfológica e comportamentalmente distintos. Em abelhas Apis mellifera¸ o polifenismo é essencial, uma vez que gera divisão de tarefas na colméia, vital para sua viabilidade. A plasticidade fenotípica das abelhas é mediada nutricionalmente pela geleia real (GR). A major royal jelly protein 1 (MRJP1) é a mais abundante proteína da GR, e é descrita como o principal fator ativo na diferenciação de castas de Apis mellifera. A MRJP1 é uma glicoproteína que se liga fortemente a um peptídeo chamado apisimina (5,5 kDa) e se auto-associa, formando complexos de diferentes tamanhos, podendo se apresentar em diversas formas moleculares numa única solução. O objetivo deste trabalho foi caracterizar associações de MRPJ1 sob diversas condições. MRJP1 foi purificada em um único passo de cromatografia de troca iônica. Por cromatografia de exclusão molecular foi possível observar que a MRJP1 tende a se oligomerizar ou até mesmo a se agregar em tampões ácidos, em amostras aquecidas a 60ºC ou em tampões com alta molaridade de sal (2 M de NaCl) ou de glicina (2 M),. Em tampão PBS pH neutro e tampão carbonato/bicarbonato pH 10,0, a MRJP1 está presente em três formas -pentâmero (290 kDa), dímero (120 kDa) e monômero (55 kDa). Ao se adicionar 0,5 M de glicina em tampão carbonato/bicarbonato pH 10,0, a MRJP1 se dissocia, apresentando-se mais abundante nas formas dimérica e monomérica. A presença dos surfactantes dodecil sulfato de sódio, Tween® 20 e Brij 35 induz um aumento na massa dos complexos de MRJP1, causado provavelmente pela ligação de moléculas do detergente com a proteína, podendo também induzir oligomerização ou agregação. Logo, conclui-se que a liofilização e aquecimento das amostras de MRJP1 induzem oligomerização e agregação da amostra. Não liofilizar o monômero e mantê-lo em baixas temperaturas mantém a amostra nesta forma molcular. O tampão carbonato/bicarbonato, pH 10,0, contendo glicina 0,5 M foi o melhor para se obter menor quantidade de formas de MRJP1 em solução com grande quantidade de monômero. O processo de ultrafiltração impede a purificação de MRJP1 em cromatografia de troca-iônica. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT

Polyphenism is the hability of a genome to express multiple phenotypes with different morphologies and behaviors. In Apis mellifera bees, the polyphenism is essential, once it generates labor division in the hive, vital to its viability. The bee s phenotypic plasticity is nutritionally mediated by royal jelly (GR). The major royal jelly protein 1 (MRJP1) is the most abundant protein in GR, and it is described as the main active factor in differentiating Apis mellifera castes. The MRJP1 is a glycoprotein that binds strongly to a peptide named apsimin (5,5 kDa) and self-associates, forming complexes of various sizes, and may present itself in different molecular forms in one solution. The purpose of this study was to characterize MRJP1 associations under different conditions. MRJP1 was purified in a single step of ionic exchange chromatography. By size exclusion chromatography, it was possible to observe the MRJP1 oligomerization or even aggregation in acid buffers, in samples heated to 60ºC or in buffers with high salt molarity (2 M of NaCl) or glycine (2 M). In PBS buffer at neutral pH and carbonate/bicarbonate pH 10,0 buffer, MRJP1 was present in three forms - pentamer (290 kDa), dimer (120 kDa) or monomer (55 kDa). By adding 0.5 M of glycine in carbonate/bicarbonate pH 10,0 buffer, MRJP1 dissociates, leading to monomer and dimmer as the most abundant forms. The presence of the surfactants sodium dodecyl sulfate, Tween® 20 and Brij 35 induces a mass increase in the MRJP1 complex, probably caused by the binding of detergent molecules to the protein. Detergents may also induce oligomerization or aggregation. Therefore, it is concluded that lyophilization and heating the MRJP1 samples induce oligomerization and aggregation of the sample. To not lyophilize the monomer and keep it at low temperatures maintains the sample in this molecular form. The carbonate/bicarbonate buffer, pH 10.0, containing 0.5 M of glycine was the best for obtaining fewer MRJP1 forms in solution with high amounts of monomer. The ultrafiltration process prevents MRJP1 purification by ion exchange chromatography.