Caracterização metabolômica e proteômica de vesículas de membrana isoladas do líquido ruminal de bovinos de corte

Abstract

Resumo: A produção de vesículas de membrana é um processo ubíquo em microrganismos. Diversas funções são atribuídas a estas estruturas e por isso constituem um dos campos de pesquisa em ascensão. Entretanto, ainda há uma lacuna sobre a presença e o papel das vesículas em ecossistemas complexos, como o rúmen. Neste estudo, as vesículas de membrana foram isoladas do rúmen pela primeira vez em três bovinos de corte. A microscopia eletrônica de transmissão revelou uma diversidade de tamanhos e formatos das vesículas. A aplicação de abordagens analíticas usando espectrometria de massa combinada com análise quimiométrica e plataforma Global Natural Products Social Molecular Networking demonstrou que metabólitos e proteínas são enriquecidos ao conteúdo das vesículas isoladas do líquido ruminal. A análise quimiométrica revelou a diferença no perfil metabólico das vesículas em comparação à sua matriz original. A metabolômica demonstrou a presença de compostos bioativos nas vesículas, envolvidos no metabolismo de lipídeos, degradação de material vegetal e sinalização celular. Proteínas envolvidas no transporte mediado por vesículas, tradução e metabolismo de lipídeos também foram identificadas através da proteômica. Juntos, estes resultados revelam fortes indícios de que as vesículas são secretadas pelos microrganismos e que estão envolvidas em importantes processos biológicos dentro do ambiente ruminal

Abstract: Membrane vesicles production is a ubiquitous process in microorganisms. Several functions are assigned to these structures and for this reason they constitute one of the emerging fields of research. However, there is a gap about the presence and role of vesicles in complex ecosystems such as the rumen. In this study, membrane vesicles were isolated from the rumen for the first time, in three beef cattle. Transmission eléctron microscopy revealed a variety of vesicle sizes and shapes. Analytical approaches using mass spectrometry combined with chemometric analysis and Global Natural Products Social Molecular Networking platform demonstrated that metabolites and proteins are enriched to the content of vesicles isolated from rumen fluid. Chemometric analysis revealed the difference in the metabolic profile of the vesicles compared to their original matrix. Metabolomics demonstrated the presence of bioactive compounds in vesicles, involved in lipid metabolism, degradation of plant material and cell signaling. Proteins involved in vesicle-mediated transport, translation and lipid metabolism have also been identified through proteomics. Together, these results reveal strong evidence that vesicles are secreted by microorganisms and are involved in important biological processes within the rumen environment.