Array de DNA per identificar espècies de Fusarium: ampliació d'un array existent per incloure espècies del Sud d'Europa

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada al Department for Feed and Food Hygiene del National Veterinary Institute, Noruega, entre novembre i desembre del 2006. Els grans de cereal poden estar contaminats amb diferents espècies de Fusarium capaces de produir metabolits secundaris altament tòxics com trichotecenes, fumonisines o moniliformines. La correcta identificació d’aquestes espècies és de gran importància per l’assegurament del risc en l’àmbit de la salut humana i animal. La identificació de Fusarium en base a la seva morfologia requereix coneixements taxonòmics i temps; la majoria dels mètodes moleculars permeten la identificació d’una única espècie diana. Per contra, la tecnologia de microarray ofereix l’anàlisi paral•lel d’un alt nombre de DNA dianes. En aquest treball, s’ha desenvolupat un array per a la identificació de les principals espècies de Fusarium toxigèniques del Nord i Sud d’Europa. S’ha ampliat un array ja existent, per a la detecció de les espècies de Fusarium productores de trichothecene i moniliformina (predominants al Nord d’Europa), amb l’addició de 18 sondes de DNA que permeten identificar les espècies toxigèniques més abundants al Sud d’Europa, les qual produeixen majoritàriament fumonisines. Les sondes de captura han estat dissenyades en base al factor d’elongació translació- 1 alpha (TEF-1alpha). L’anàlisi de les mostres es realitza mitjançant una única PCR que permet amplificar part del TEF-1alpha seguida de la hibridació al xip de Fusarium. Els resultats es visualitzen mitjançant un mètode de detecció colorimètric. El xip de Fusarium desenvolupat pot esdevenir una eina útil i de gran interès per a l’anàlisi de cereals presents en la cadena alimentària.

Marine biotoxins in the Catalan littoral: could biosensors be integrated into monitoring programmes?

Aquest article descriu els sensors enzimàtics i immunosensors electroquímics que s’han desenvolupat als nostres grups per a la detecció de la biotoxina marina àcid okadaic (OA), i discuteix la possibilitat d’integrar-los en programes de seguiment. Els sensors enzimàtics per a OA que es presenten es basen en la inhibició de la proteïna fosfatasa (PP2A) per aquesta toxina i la mesura electroquímica de l’activitat enzimàtica mitjançant l’ús de substrats enzimàtics apropiats, electroquímicament actius després de la seva desfosforació per l’enzim. Els immunosensors electroquímics descrits en aquest article es basen en un enzimoimmunoassaig sobre fase sòlida competitiu indirecte (ciELISA), amb fosfatasa alcalina (ALP) o peroxidasa (HRP) com a marcatges, i un sistema de reciclatge enzimàtic amb diaforasa (DI). Els biosensors presentats aquí s’han aplicat a l’anàlisi de dinoflagel·lats, musclos i ostres. Les validacions preliminars amb assaigs colorimètrics i LC-MS/MS han demostrat la possibilitat d’utilitzar les bioeines desenvolupades per al cribratge preliminar de biotoxines marines en mostres de camp o de cultiu, que ofereixen informació complementària a la cromatografia. En conclusió, tot i que encara cal optimitzar alguns paràmetres experimentals, la integració dels biosensors a programes de seguiment és viable i podria proporcionar avantatges respecte a altres tècniques analítiques pel que fa al temps d’anàlisi, la simplicitat, la selectivitat, la sensibilitat, el fet de poder ser d’un sol ús i l’efectivitat de cost. This article describes the electrochemical enzyme sensors and immunosensors that have been developed by our groups for the detection of marine biotoxin okadaic acid (OA), and discusses the possibility of integrating them into monitoring programmes. The enzyme sensors for OA reported herein are based on the inhibition of immobilised protein phosphatase 2A (PP2A) by this toxin and the electrochemical measurement of the enzyme activity through the use of appropriate enzyme substrates, which are electrochemically active after dephosphorylation by the enzyme. The electrochemical immunosensors described in this article are based on a competitive indirect Enzyme- Linked ImmunoSorbent Assay (ciELISA), using alkaline phosphatase (ALP) or horseradish peroxidase (HRP) as labels, and an enzymatic recycling system with diaphorase (DI). The biosensors presented herein have been applied to the analysis of dinoflagellates, mussels and oysters. Preliminary validations with colorimetric assays and LC-MS/MS have demonstrated the possibility of using the developed biotools for the preliminary screening of marine biotoxins in field or cultured samples, offering complementary information to chromatography. In conclusion, although optimisation of some experimental parameters is still required, the integration of biosensors into monitoring programmes is viable and may provide advantages over other analytical techniques in terms of analysis time, simplicity, selectivity, sensitivity, disposability of electrodes and cost effectiveness.

Conjugation of genetically-engineered protein phosphatases to magnetic particles for okadaic acid detection

This work presents the functional characterisation of a protein phosphatase 2A (PP2A) catalytic subunit obtained by genetic engineering and its conjugation to magnetic particles (MPs) via metal coordination chemistry for the subsequent development of assays for diarrheic lipophilic marine toxins. Colorimetric assays with free enzyme have allowed the determination of the best enzyme activity stabiliser, which is glycerol at 10%. They have also demonstrated that the recombinant enzyme can be as sensitive towards okadaic acid (OA) (LOD=2.3μg/L) and dinophysistoxin-1 (DTX-1) (LOD=15.2μg/L) as a commercial PP2A and, moreover, it has a higher operational stability, which makes possible to perform the protein phosphatase inhibition assay (PPIA) with a lower enzyme amount. Once conjugated to MPs, the PP2A catalytic subunit still retains its enzyme activity and it can also be inhibited by OA (LOD=30.1μg/L).

The curcumin analog DM-1 induces apoptotic cell death in melanoma

The main difficulty in the successful treatment of metastatic melanoma is that this type of cancer is known to be resistant to chemotherapy. Chemotherapy remains the treatment of choice, and dacarbazine (DTIC) is the best standard treatment. The DM-1 compound is a curcumin analog that possesses several curcumin characteristics, such as antiproliferative, antitumor, and antimetastatic properties. The objective of this study was to evaluate the signaling pathways involved in melanoma cell death after treatment with DM-1 compared to the standard agent for melanoma treatment, DTIC. Cell death was evaluated by flow cytometry for annexin V and iodide propide, cleaved caspase 8, and TNF-R1 expression. Hoechst 33342 staining was evaluated by fluorescent microscopy; lipid peroxidation and cell viability (MTT) were evaluated by colorimetric assays. The antiproliferative effects of the drugs were evaluated by flow cytometry for cyclin D1 and Ki67 expression. Mice bearing B16F10 melanoma were treated with DTIC, DM-1, or both therapies. DM-1 induced significant apoptosis as indicated by the presence of cleaved caspase 8 and an increase in TNF-R1 expression in melanoma cells. Furthermore, DM-1 had antiproliferative effects in this the same cell line. DTIC caused cell death primarily by necrosis, and a smaller melanoma cell population underwent apoptosis. DTIC induced oxidative stress and several physiological changes in normal melanocytes, whereas DM-1 did not significantly affect the normal cells. DM-1 antitumor therapy in vivo showed tumor burden decrease with DM-1 monotherapy or in combination with DTIC, besides survival rate increase. Altogether, these data confirm DM-1 as a chemotherapeutic agent with effective tumor control properties and a lower incidence of side effects in normal cells compared to DTIC.