A STUDY OF METALLOTHIONEIN CONTENT IN FISH TISSUES STUDIUM OBSAHU METALOTHIONEINU V TKÁNÍCH RYB

Podobné dokumenty
CHRONOPOTENTIOMETRIC STRIPPING ANALYSIS DETECTION OF ZEPTOMOLE LEVEL METALLOTHIONEIN ON MERCURY ELECTRODE

ELEKTROCHEMIE JAKO NÁSTROJ PRO STUDIUM INTERAKCE MATRIXOVÉ METALOPROTEINASY-9 A KOLAGENU

ELEKTROCHEMIE JAKO NÁSTROJ PRO STUDIUM INTERAKCE MATRIXOVÉ METALOPROTEINÁZY-9 A KOLAGENU. univerzita v Brně, Zemědělská 1, Brno

VARIOUS ELECTROCHEMICAL TECHNIQUES FOR PRION PROTEIN DETERMINATION

USING OF METALLOTHIONEIN MODIFIED ELECTRODE SURFACE AS A SENSITIVE HEAVY METAL IONS BIOSENSOR FOR AN EVALUATION OF BEVERAGES QUALITY

SIMULTANEOUS DETERMINATION OF THIOL COMPOUNDS BY LIQUID CHROMATOGRAPHY WITH ELECTROCHEMICAL DETECTION

ELECTROCHEMICAL BEHAVIOUR OF UREASE AND UREASE MODIFIED ELECTRODE ELEKTROCHEMICKÉ CHOVÁNÍ UREASY A UREASOU MODIFIKOVANÁ ELEKTRODA

Monitorování hladiny metalothioneinu a thiolových sloučenin u biologických organismů vystavených působení kovových prvků a sloučenin

Konference národní 9. Celostátní konference DNA diagnostiky s mezinárodni ú asti Analýza organických látek

Magnetické částice pro detekci nádorových onemocnění, založené na protilátkách Vojtěch Adam

Elektrochemická analýza metalothioneinu u pacientů s onkologickým onemocněním

OPTIMIZING OF RAPID, LOW-COST AND SENSITIVE METHOD FOR DETECTION OF CAPSAICIN IN CULTIVARS OF PEPPERS

LABIFEL: Laboratoře Biofyzikální Chemie a Elektrochemie

ANAL ZA OBSAHU METALOTHIONEINU U PACIENTÒ SE ZHOUBN M NÁDOREM PRSU, TLUSTÉHO ST EVA A NEBO MALIGNÍM MELANOMEM

SIMULTANEOUS DETERMINATION OF COPPER, CADMIUM AND LEAD IN BIOLOGICAL MATRIX SOUČASNÉ STANOVENÍ MĚDI, KADMIA A OLOVA V BIOLOGICKÉ MATRICI

Izolace, separace a detekce proteinů a nukleových kyselin a jejich význam VOJTĚCH ADAM

ANALYTICAL METHODS FOR DETERMINATION OF METAL- BINDING PEPTIDES AND PROTEINS ANALYTICKÉ METODY PRO STANOVENÍ PEPTIDŮ A PROTEINŮ VÁZAJÍCÍCH KOVY

STUDY OF COMPLEXES OF ANIMAL METAL-BINDING PROTEIN WITH PLATINUM CYTOSTATICS

VYUŽITÍ KATALYTICKÝCH REAKCÍ NA RTUŤOVÉ ELEKTRODĚ PRO ELEKTRO- CHEMICKÉ STANOVENÍ METALOTHIONEINŮ

UNIVERZITA PARDUBICE FAKULTA CHEMICKO-TECHNOLOGICKÁ DISERTAČNÍ PRÁCE

Název: Školitel: Datum:

ELEKTROCHEMICKÉ STANOVENÍ cis-pt V KOMPLEXECH S DNA

STRUČNÝ PŘEHLED METOD PRO STANOVENÍ METALOTHIONEINU David Potěšil, Vojtěch Adam, René Kizek

Revidované referenční hodnoty pro sledované toxické prvky v krvi a moči české populace

Specifická izolace microrna pomocí magnetizovatelných mikročástic

Analýza biologicky aktivních látek VOJTĚCH ADAM

BIOLOGICKÉ LOUŽENÍ KAMÍNKU Z VÝROBY OLOVA

A DETERMINATION OF AVIDIN IN GENETICALLY MODIFIED PLANTS BY VOLTAMMETRIC TECHNIQUES

Analytické nástroje pro analýzu iontů v prostředí. Analytical tools for environmental metal ions determination

Témata bakalářské a diplomové práce Počátek řešení v roce 2012

Fakulta životního prostředí v Ústí nad Labem. Pokročilé metody studia speciace polutantů. (prozatímní učební text, srpen 2012)

THE CHOICE OF THE MOST SUITABLE TECHNIQUE FOR ISOLATION OF NUCLEIC ACIDS AT DEPARTMENT OF ANIMAL MORPHOLOGY, PHYSIOLOGY AND GENETICS

výzkumu Vás zve KOVŮ IONTY BIOLOGICK MEDICÍNSKÉ využití nezanedbatelné kyselin zlepšují stabilitu vybaven detektorů.

75 LET OSCILOGRAFICKÉ POLAROGRAFIE J. HEYROVSKÉHO A SOUČASNÁ CHRONOPOTENCIOMETRIE KONSTANTNÍM PROUDEM

A CARBON ELECTRODE AS SENSOR FOR MONITORING OF SILVER IONS IN DRINKING AND TAP WATERS

Sarkosin jako jednoduchý test na rakovinu prostaty analytická studie přednášky Natalia Cernei

Změny metabolismu slunečnice roční vlivem těžkých kovů Nový ukazatel účinnosti fytoremediačních technologií Olga Kryštofová

FEMTOGRAM ELECTROCHEMICAL SENSING OF PRION PROTEINS USING QUANTUM DOTS

EFFECT OF MALTING BARLEY STEEPING TECHNOLOGY ON WATER CONTENT

VYUŽITÍ TEPELNÉHO ZMLŽOVAČE V AAS

ISOLATION OF PHOSPHOPROTEOM AND ITS APPLICATION IN STUDY OF THE EFFECT OF CYTOKININ ON PLANTS

Název: Vypracovala: Datum: Zuzana Lacková

Ing.Branislav Ruttkay-Nedecký, Ph.D., Ing. Lukáš Nejdl

URČENÍ HLADINY TERMOSTABILNÍCH THIOLŮ U PACIENTŮ SE ZHOUBNÝM NÁDOREM LEVEL OF HEAT-STABLE THIOLS IN PATIENTS WITH A MALIGNANT TUMOR

, Hradec nad Moravicí POLYKOMPONENTNÍ SLITINY HOŘČÍKU MODIFIKOVANÉ SODÍKEM

Poškození nukleových kyselin a technologické přístupy pro jejich detekci

Renáta Kenšová. Název: Školitel: Datum:

OPTIMALIZACE METODY ANODICKÉ ROZPOUŠTĚCÍ VOLTAMETRIE PRO ANALÝZU BIOLOGICKÝCH VZORKŮ S OBSAHEM RTUTI

ANALYSIS OF CYSTEINE, GLUTATHIONE AND PHYTOCHELATINS BY HIGH-PERFORMANCE LIQUID CHROMATOGRAPHY WITH ELECTROCHEMICAL DETECTION

Galvanický článek. Li Rb K Na Be Sr Ca Mg Al Be Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi As CU Hg Ag Pt Au

PCR IN DETECTION OF FUNGAL CONTAMINATIONS IN POWDERED PEPPER

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti ELEKTROMIGRAČNÍ METODY

Gel-based a Gel-free kvantifikace v proteomice

EFFECT OF CADMIUM ON TOBACCO CELL SUSPENSION BY-2

DIAGNOSTICS OF A HYDRAULIC PUMP STATUS USING ACOUSTIC EMISSION

Uhlíkové struktury vázající ionty těžkých kovů

Characterization of soil organic carbon and its fraction labile carbon in ecosystems Ľ. Pospíšilová, V. Petrášová, J. Foukalová, E.

MECHANISMUS TVORBY PORÉZNÍCH NANOVLÁKEN Z POLYKAPROLAKTONU PŘIPRAVENÝCH ELEKTROSTATICKÝM ZVLÁKŇOVÁNÍM

ELECTROCHEMICAL HYDRIDING OF MAGNESIUM-BASED ALLOYS

Interní grantová agentura AF MENDELU. Závěrečná zpráva o řešení interního grantového projektu AF MENDELU za rok 2012 Individuální projekty

analýzy dat v oboru Matematická biologie

LABORATORNÍ PŘÍSTROJE A POSTUPY

Voltametrické stanovení stopových množství 2-aminofluorenu pomocí adsorpční rozpouštěcí voltametrie na uhlíkové pastové elektrodě

Stanovení olovnatých iontů zapouzdřených v liposomech The determination of lead ions encapsulated in liposomes

Projekt SPOLEČNÉ VZDĚLÁVÁNÍ PRO SPOLEČNOU BUDOUCNOST. Současná kosmonautika a kosmické technologie 2014

EFFECT OF DIFFERENT HOUSING SYSTEMS ON INTERNAL ENVIRONMENT PARAMETERS IN LAYING HENS

UNIVERZITA PARDUBICE FAKULTA CHEMICKO-TECHNOLOGICKÁ DISERTAČNÍ PRÁCE

USING OF AUTOMATED DNA SEQUENCING FOR PORCINE CANDIDATE GENES POLYMORFISMS DETECTION

METALLOTHIONEIN ZINC PROSTATE CANCER: PATHOGENESIS AND DIAGNOSTIC USE

Proteinové znaky dětské leukémie identifikované pomocí genových expresních profilů

KVANTITATIVNÍ ANALÝZA SPECIÍ JODU V BIOLOGICKÝCH VZORCÍCH SPOJENÍM VYLUČOVACÍ CHROMATOGRAFIE A HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRIE S INDUKČNĚ VÁZANÝM PLAZMATEM

METALOTHIONEIN A JEHO ROLE V METABOLISMU VOLNÝCH RADIKÁLŮ. Branislav Ruttkay-Nedecký, Lukáš Nejdl, Markéta Vaculovičová, Vojtěch Adam a René Kizek

VYUŽITÍ BEZKONTAKTNÍ VODIVOSTNÍ DETEKCE PRO HPLC SEPARACI POLYKARBOXYLÁTOVÝCH DERIVÁTŮ CYKLENU. Anna Hamplová

STUDIUM ELEKTROCHEMICKÝCH KOROZNÍCH JEVŮ DVOUFÁZOVÝCH OCELÍ ZA POUŽITÍ METODY SRET.

spolupráce Vás zve na seminář: Abstrakt potenciál oblasti číslem k financování. projektu aplikacích. nicméně zůstává z důvodu administrativních

U = E a - E k + IR Znamená to, že vložené napětí je vyrovnáváno

Typizace amyloidóz pomocí laserové mikrodisekce a hmotnostní spektrometrie

RESEARCH OF ANAEROBIC FERMENTATION OF ORGANIC MATERIALS IN SMALL VOLUME BIOREACTORS

Zpráva ze zahraniční odborné stáže

Vliv selenu, zinku a kadmia na růstový vývoj česneku kuchyňského (Allium sativum L.)

POSTAVENÍ POLAROGRAFIE A VOLTAMETRIE NA RTUŤOVÝCH KAPKOVÝCH ELEKTRODÁCH V MODERNÍ ANALYTICKÉ CHEMII

VERIFICATION OF NUTRITIVE VALUE OF LINES SPRING BARLEY OVĚŘENÍ NUTRIČNÍ HODNOTY LINIÍ JARNÍCH JEČMENŮ

Chem. Listy 104, (2010)

NOVEL PROSTATE CANCER TUMOUR MARKERS IN A CELL LINE MODEL

KOMPLEXY EUROPIA(III) LUMINISCENČNÍ VLASTNOSTI A VYUŽITÍ V ANALYTICKÉ CHEMII. Pavla Pekárková

DISTRIBUCE RTUTI DO VYBRANÝCH TKÁNÍ KAPRA OBECNÉHO (CYPRINUS CARPIO) Petra Vičarová Mendelova univerzita v Brně Ústav chemie a biochemie

DEVELOPMENT OF METHODIC OF TOTAL GLUTATHIONE AMOUNT DETERMINATION VÝVOJ METODIKY PRO STANOVENÍ CELKOVÉHO GLUTATHIONU

název titul, příjmení, jméno autora

Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, Ustav analytické chemie, Technická 5, Praha 6

THE IMPACT OF PROCESSING STEEL GRADE ON CORROSIVE DEGRADATION VLIV TEPELNÉHO ZPRACOVÁNÍ OCELI NA KOROZNÍ DEGRADACI

STUDIUM SKLOKERAMICKÝCH POVLAKŮ V BIOLOGICKÉM PROSTŘEDÍ

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Využití oxidů Fe a Mn pro stabilizaci As v kontaminované půdě. Ing. Zuzana Michálková, doc. RNDr. Michael Komárek, Ph.D.

Pokročilé biofyzikální metody v experimentální biologii

Transkript:

A STUDY OF METALLOTHIONEIN CONTENT IN FISH TISSUES STUDIUM OBSAHU METALOTHIONEINU V TKÁNÍCH RYB Blaštík O. 1), Adam V. 1,2), Petrlová J. 1), Beklová M. 3), Sures B. 4), Kizek R. 1) 1 Department of Chemistry and Biochemistry, Mendel University of Agriculture and Forestry, Zemedelska 1, 613 00 Brno, Czech Republic; 2 Department of Analytical Chemistry, Masaryk University Faculty of Science, Kotlarska 2, 611 37 Brno, Czech Republic; 3 Department of Veterinary Ecology and Environment Protection, University of Veterinary and Pharmaceutical Sciences, Palackého 1-3, 612 42 Brno, Czech Republic; 4 Universität Karlsruhe, Ökologie-Parasitolie, D-76128 Karlsruhe, Germany E-mail: OBlastik@seznam.cz, kizek@sci.muni.cz ABSTRACT The aim of this work was to use the chronopotentiometric stripping analysis (CPSA) for studying of binding of heavy metals (Cd, Cu and Ag) to metallothionein (MT) and to determine MT in perch (Perca fluviatilis) tissues. Material and Methods: An adsorptive transfer stripping technique (AdTS) in connection with CPSA were used for study and determination of MT. Electrochemical measurements were performed with AUTOLAB Analyser connected to VA-Stand 663, using a standard cell with three electrodes. Muscles, gonads, liver and spleen of perch were used as a biological sample. Results: We optimized the determination of MT by AdTS CPSA technique in biological samples. We observed the highest concentration of MT in spleen and liver (100 350 ng MT/g) followed by gonads (25 250 ng MT/g) and muscles (1 20 ng MT/g). The determined content of MT in perch tissues probably relates with the fish age and, therefore, with their exposition by heavy metals contained in Svratka River. Moreover, we wanted to study interaction of Cd, Cu and Ag with MT by AdTS CPSA. We observed decrease in MT signal with increasing heavy metal concentration. Cadmium have the highest affinity to MT followed by silver and copper (Cd>>Ag>Cu). AdTS CPSA technique is suitable for sensitive determination of MT in fish tissues and for studying of binding of heavy metals to MT. Keywords: metallothionein, chronopotentiometric stripping analysis, electrochemical detection, catalytic signal, peak H, perch, heavy metals. ABSTRAKT Cílem práce bylo použít chronopotenciometrickou rozpouštěcí analýzu (CPSA) pro studium vazby těžkých kovů (Cd, Cu a Ag) na metalothionein a detekce obsahu metalothioneinu ve tkáních okouna říčního (Perca fluviatilis). Materiály a Metody: Adsorptivní přenosová rozpouštěcí technika (AdTS) ve spojení s CPSA byla použita pro stanovení MT. Electrochemická měření jsme provedli na přístroji AUTOLAB Analyser spojeným s VA- Stand 663, se standardní celou a třemi elektrodami. Svaly, gonády, játra a slinivka okouna byly použity jako biologický vzorek. Výsledky: Optimalizovali jsme stanovení MT pomocí AdTS CPSA techniky v biologických vzorcích. Nejvyšší koncentraci MT jsme zjistili ve

slinivce a játrech (100 350 ng MT/g), dále v gonádách (25 250 ng MT/g) a svalech (1 20 ng MT/g). Zjištěný obsah MT ve tkáních okouna zřejmě souvisí s věkem ryby, a tedy s její expozicí těžkým kovům z řeky Svratky. Mimoto jsme studovali interakci Cd, Cu a Ag s MT pomocí AdTS CPSA. Se stoupající koncentrací kovu klesá signál MT. Kadmium mělo nejvyšší afinitu k MT, dále stříbro a měď (Cd >> Ag > Cu). AdTS CPSA technika je vhodná pro senzitivní stanovení MT ve tkáních ryb a pro studium vazby těžkých kovů na MT. Klíčové slova: metalothionein, chronopotenciometrická rozpouštěcí analýza, elektrochemická detekce, katalytický signál, pík H, okoun, těžké kovy. ÚVOD Metody genomiky umožnily poznání sekvence řady genomů organismů včetně lidského[1,2]. Toto poznání však upozornilo na významnou skutečnost, že genů není tak mnoho a že za procesy v živých systémech jsou zodpovědné proteiny. A začal se formovat nový směr proteomika, který přináší nové náhledy na funkci metabolismu organismů [3,4]. V životním prostředí organismů se vyskytují rozdílné toxické polutanty včetně těžkých kovů [5,6]. Metalothionein byl objeven v roce 1957 a výzkum je stále velmi intenzivní V databázi Expert Protein Analysis System (ExPASy) Proteomics Server byly v roce 2005 popsány čtyři skupiny metalothioneinů: MT1, MT2, MT3 a MT4 [7]. Molekulové hmotnosti těchto metalothioneinů se pohybují od 6,0 6,9 kda, počet aminokyselin v polypeptidickém řetězci se pohybuje kolem 61 a hodnota isoelektrického bodu kolísá kolem hodnoty 8.3. Pouze MT3 [8-10] má ve své molekule 68 aminokyselin a hodnota isoelektrického bodu byla vypočtena jako 4.8; více detailních informací je uvedeno v práci [11]. Doposud nejvíce zařazených a identifikovaných metalothioneinů je ve skupině MT1[7,11] (MT1A, MT1B, MT1E, MT1F, MT1G, MT1H, MT1I, MT1K, MT1L a MT1R). Absolutně nejvíce je zastoupena aminokyselina cystein ve více jako 30 %. Mezi další významně zastoupené aminokyseliny patří A, K, S a G a v molekule MT se nevyskytují aromatické aminokyseliny. Molekuly metalothioneinu vytváří díky cysteinů struktury označované jako Metal-thiolate clusters se dvěma vazebnými doménami pro atomy kovů označované jako α a β. Analytické metody detekce metallothioneinu Pro určení množství MT jsou nejčastěji využívány analytické postupy využívající kapilární a gelovou elektroforézu. Výrazně méně je využíváno vysoko-účinné kapalinové chromatografie a nebo afinitní chromatografie či spektrofotometrie [12]. Analýza proteinů pomocí elektrochemických metod není příliš rozšířená, ale v posledních letech nabývá znovu na významu jejich značná senzitivita [13-18]. Základy detekce proteinů položil před více jako 70 lety Prof. Rudolf Brdička. Brdička objevil elektrochemický katalytický signál proteinů v přítomnosti kobaltitých solí [19-21]. Vyvinutá a popsaná metodika byla v 50 letech minulého století využívána jako senzitivní a selektivní nástroj pro rozlišení nádorové a normální tkáně [21,22]. Elektrochemická detekce byla vytlačena elektroforetickými metodami. Na počátku 80 let minulého století byla metodika Prof. Brdičky znovu modifikována [23,24] a výrazně upravována pro detekci a analýzu metalothioneinů a to

především u mořských organismů [25-28]. Popsaná metoda je do současné doby velmi oblíbená pro svou snadnost a spolehlivost získaných experimentálních výsledků. Další možností detekce proteinů je objev Prof. Heyrovského, že proteiny usnadňují uvolnění vodíku ze základního elektrolytu. Této skutečnosti nebyla věnována dlouhý čas žádná pozornost pro obtížnou interpretaci získaných experimentálních dat [29-31]. Ukazuje se, že katalytický signál označovaný jako pík H je možné využívat pro vysoce senzitivní stanovení řady proteinů včetně MT [11,13-17,29,32-35]. Vlastní analytické stanovení výrazným způsobem usnadnilo zavedení galvanostatického (přístrojem se vkládá malý proud a měří se potenciál jako funkce času; dt/de) měření katalytického signálu. MATERIAL AND METHODS Chemikálie Metalothionein (MW 7143), obsahoval 5,9 % Cd a 0,5 % Zn, a byl zakoupen u Sigma Aldrich (St. Louis, USA). Tris(2-carboxyethyl)phosphin (TCEP) byl získán od Molecular Probes (Evgen, Oregon, USA). Další chemikále byly zakoupeny od Sigma Aldrich. Zásobní roztok MT byl připraven v ACS vodě jako 10 µg MT/ml s 1 mm TCEP [36] a uchováván v mrazáku při 20 C [37]. Pracovní roztoky byly ředěny každý den ředěním zásobního roztoku. ph bylo měřeno za použití WTW inolab Level 3 instrument (Weilheim, Německo), řízený pomocí osobního počítače a programu (MultiLab Pilot; Weilheim, Německo). phelektroda (SenTix H) pro kalibraci byl použit set WTW pufrů (Weilheim, Německo). Elektrochemické měření Elektrochemické měření bylo provedeno za použití Autolab analyzátoru (EcoChemie, Nizozemí) ve spojení s VA-Stand 663 (Metrohm, Zurich, Švýcarsko). Systém elektrod je složen z rtuťové kapkové elektrody jako pracovní elektrody, Ag/AgCl/3 M KCl referentní elektrody a uhlíková tyčka jako pomocná elektroda. Získaná data byla upravena matematickou korekcí pomocí software GPES 4.4 EcoChemie [38]. Adsorptivní přenosová technika v kombinaci s chronopotenciometrickou rozpouštěcí analýzou (AdTS CPSA). CPSA parametry byly následující: čas akumulace 90 s, I str 1 µa. Po adsorpci MT na HMDE byla elektroda omyta a přenesena do elektrochemické nádobky obsahující 0,1 M H 3 BO 3 + 0,05 M Na 2 B 4 O 7 (Sigma Aldrich, ACS). Příprava vzorku Vzorky pro stanovení MT byly připravovány prodle postupu dříve publikovaného [16]. Vzorek byl umístěn na 15 min do 99 o C (Eppendorf 5430, USA) po té ochlazen na 4 o C. Denaturovaný homogenát byl centrifukován při 4 o C, 15 000 g po dobu 30 min. (Eppendorf 5402, USA).

VÝSLEDKY A DISKUSE V našich experimentech byl MT stanoven technikou adsorptivní přenosové techniky v kombinaci s chronopotenciometrií při aplikovaném proudu 1 µa. Metallothionein v množství 1 ng/ml poskytoval velmi dobře reprodukovatelný signál při potenciálu píku H kolem -1.70 V. MT byl adsorbován na povrch pracovní elektrody pro různou dobu akumulace. Získali jsme závislost s pozorovaným maximem při 90 s. Koncentrační závislost nebyla v celém úseku lineární a byla rozdělena na dva lineární úseky 0-1,2 ng MT/ml (y = 14386x + 129,55; R 2 = 0,9916) a 2 20 ng MT/ml (y = 2134,2x + 24520; R 2 = 0,996), n = 3, S. D. = 8%. Detekce metallothioneinu ve tkáních Perca fluviatilis Uvedený postup byl dále ověřován pro detekci MT v biologických vzorcích. Pro naše experimenty bylo využito tkání ryb. Okouni velikosti 10 20 cm (Perca fluviatilis) byly vyloveni v řece Svratce v létě roku 2004 a jednotlivé tkáně (svalovina, gonady, játra a slezina) do doby analýzy MT zamraženi na 20 C. Pomocí námi vypracovaného postupu byl detekován obsah metalothioneinu v jednotlivých tkáních okounů. Největší obsahy MT byly pozorovány v játrech a slezině (350 100 ng MT/g). Z dostupných údajů je známo, že významný je obsah MT také v gonádách všech obratlovců, v našich experimentálních vzorcích byl obsah (250 25 ng MT/g). Předpokládá se, že v těchto orgánech probíhá velmi intenzivní metabolismus kovů, a proto jsou zde detoxikační mechanismy velmi účinné a tak je i obsah MT relativně vysoký [39,40]. Avšak námi nově vyvinutá a navržená metodika nabízí stanovení MT i v tkáních, kde to do posud nebylo možné. Z tohoto důvodu byl obsah MT také stanoven ve svalovině zkoumaných ryb. Zjistili jsme, že obsahy MT byly skutečně velmi nízké a pohybovaly se v jednotkách až desítkách ng/g. Všechny zkoumané ryby byly zdravé a nebyly vystaveny žádnému kontrolovanému experimentálnímu vystavení těžkým kovům. Koncentrace těžkých kovů v řece jsou nízké, avšak obsah MT v rybách zcela jistě ovlivňují. Proto zjištěný obsah MT pravděpodobně souvisí jednak s i) metabolismem jednotlivé ryby a ii) délkou jejího života, tedy její expozici těžkým kovům. Interakce metallothioneinu s kadmiem, mědí a stříbrem Velmi zajímavé je studium vazby těžkých kovů přímo do molekuly MT, které nabízí možnosti dalšího využití pro diagnostiku, sledování terapeutické koncentrace a konstrukce biosenzorů [41,42]. Metodou, která umožní studium interakce těžkého kovu a MT je přenosová technika využívající několikanásobné přemístění modifikované pracovní elektrody [42]. V našich experimentech bylo technologický postup následující: i) nejdříve byl na povrchu pracovní elektrody adsorbován MT, ii) elektroda byla omyta v destilované vodě, iii) umístěna do roztoku těžkého kovu, iv) znovu omyta v pufru a v) umístěna do nádobky, kde probíhá vlastní elektrochemické měření. MT bez přítomného těžkého kovu poskytoval dobře vyvinutý a reprodukovatelný signál při potenciálu 1.65 V. Vzniklý potenciálový posun byl pravděpodobně způsoben použitou přenosovou technologií. V našich dalších experimentech byl studován vliv tří

těžkých kovů (kadmia, mědi a stříbra) na změnu katalytického signálu MT. Zjistili jsme, že kadmium, měď i stříbro snižují katalytický signál. Nejvýraznější změna signálu byla pozorována když MT byl vystaven rozdílným koncentracím kadmia. V přítomnosti 50 µm Cd došlo k poklesu katalytického signálu MT přibližně 10x. Na získaném chronopotenciogramu byl při potenciálu kolem 0.55 V pozorován signál, který odpovídá kadmiu navázanému do struktury MT. Při aplikaci nižších koncentrací těžkých kovů bylo možné pozorovat prudký pokles katalytického signálu MT u kadmia, mědi i stříbra. Při interakcích s vyšší koncentrací kadmia, mědi i stříbra byl pozorován pozvolnější pokles signálu MT. Katalytický signál MT nejvýznamněji klesal u kadmia, stříbra a nejméně u mědi. V případě aplikované koncentrace 100 µm kadmia byl pozorovaný signál MT velmi nízký v porovnání se signálem MT. Ze získaných experimentálních výsledků je zřejmé, že nejvyšší afinita aplikovaných těžkých kovů k námi použitému MT byla následující: Cd >> Ag > Cu. Potenciál katalytických signálů se zvyšující aplikovanou koncentrací posouval směrem do negativních potenciálů. V případě interakce kadmia byla změna potenciálu velmi malá (kolem 10 mv), avšak v případě mědi byla pozorována změna kolem 100 mv. Obr. 1 CPSA elektrochemický záznam 1 ng MT/ml (A). Vliv koncentrace MT na výsledný CPSA signál (B). Změna obsahu metalothioneinu v tkáních ryb (C). A B C 60000 450 Natural samples 1000 dt/de 1 ng/ml of metallothionein Peak height dt/de (s/v) 40000 20000 Peak height (%) 90 60 30 0 0 100 200 300 Time of accumulation (s) Content of metallothionein in tissues (ng/g) 400 350 300 250 200 150 100 50 liver gonades spleen musculature -1.70 (V) 0 0 5 10 15 20 Concetration of MT (ng/ml) 0 1 2 3 4 5 6 Samples (Perca fluviatilis) ZÁVĚR MT představuje nový potenciální marker pro diagnostiku nádorových onemocnění a nebo zátěže životního prostředí člověka. Z tohoto důvodu je nezbytné popsat vhodné analytické postupy, které umožní snadnou, rychlou, přesnou a levnou diagnostiku [43,44]. Jak se ukazuje, elektrochemické metody mohou tyto podmínky splnit.

PODĚKOVÁNÍ Práce na tomto projektu byla podporována granty: GAČR 525/04/P132, RASO 8/2005, MŠMT 6215712402 a FRVŠ 2348/F4a. LITERATURA [1] T.G. Wolfsberg, J. McEntyre and G.D. Schuler Guide to the draft human genome, Nature 409 (2001) 824-826. [2] E.S. Lander et al.: Initial sequencing and analysis of the human genome, Nature 409 (2001) 860-921. [3] W. Maret Exploring the zinc proteome, J. Anal. Atom. Spectrom. 19 (2004) 15-19. [4] J. Szpunar Advances in analytical methodology for bioinorganic speciation analysis: metallomics, metalloproteomics and heteroatom-tagged proteomics and metabolomics, Analyst 130 (2005) 442-465. [5] G.F. Nordberg Cadmium and health in the 21st Century - historical remarks and trends for the future, Biometals 17 (2004) 485-489. [6] J. Zehnalek, V. Adam and R. Kizek Influence of heavy metals on production of protecting compounds in agriculture plants, Listy Cukrov. 120 (2004) 222-224. [7] Expert Protein Analysis System, ExPASy Proteomics Server, Swiss Institute of Bioinformatics, Basel, 2005, pp. http://www.expasy.ch/. [8] R.D. Palmiter, S.D. Findley, T.E. Whitmore and D.M. Durnam MT-III, a brain specific member of the metallothionein gene family, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89 (1992) 6333-6337. [9] M. Aschner, M.G. Cherian, C.D. Klaassen, R.D. Palmiter, J.C. Erickson and A.I. Bush Metallothioneins in brain - The role in physiology and pathology, Toxicol. Appl. Pharm. 142 (1997) 229-242. [10] S. Kameo, K. Nakai, N. Kurokawa, T. Kanehisa, A. Naganuma and H. Satoh Metal components analysis of metallothionein-iii in the brain sections of metallothionein-i and metallothionein-ii null mice exposed to mercury vapor with HPLC/ICP-MS, Anal. Bioanal. Chem. 381 (2005) 1514-1519. [11] J. Petrlova, O. Blastik, R. Prusa, J. Kukacka, D. Potesil, R. Mikelova, V. Adam, J. Zehnalek and R. Kizek Using of electrochemical methods for studying of metallothionein content in the human blood serum of a patient poisoned by lead and treated by platinum, Biomed. Papers 149 (2005) in press. [12] M. Dabrio, A.R. Rodríguez, G. Bordin, M.J. Bebianno, M. De Ley, I. Šestáková, M. Vašák and M. Nordberg Recent developments in quantification methods for metallothionein, J. Inorg. Biochem. 88 (2002) 123-134. [13] R. Prusa, O. Blastik, D. Potesil, L. Trnkova, J. Zehnalek, V. Adam, J. Petrlova, F. Jelen and R. Kizek Metallothioneins as a marker of tumor diseases, Clin. Chem. 51 (2005) A.

[14] R. Prusa, R. Kizek, L. Trnkova, J. Vacek and J. Zehnalek Study of relationship between metallothionein and heavy metals by CPSA method, Clin. Chem. 50 (2004) A28- A29. [15] R. Prusa, D. Potesil, M. Masarik, V. Adam, R. Kizek and F. Jelen Fast and sensitive electrochemical detection of native, denatured, and aggregated forms of tumor suppressor protein p53, Mol. Biol. Cell 15 (2004) 249A-249A. [16] R. Kizek, L. Trnkova and E. Palecek Determination of metallothionein at the femtomole level by constant current stripping chronopotentiometry, Anal. Chem. 73 (2001) 4801-4807. [17] L. Trnkova, R. Kizek and J. Vacek Catalytic signal of rabbit liver metallothionein on a mercury electrode: a combination of derivative chronopotentiometry with adsorptive transfer stripping, Bioelectrochemistry 56 (2002) 57-61. [18] J. Vacek, Z. Andrysik, L. Trnkova and R. Kizek Determination of azidothymidine - an antiproliferative and virostatic drug by square-wave voltammetry, Electroanalysis 16 (2004) 224-230. [19] R. Brdicka Application of the polarographic effect of proteins in cancer diagnosis, Nature 139 (1937) 330-330. [20] R. Brdicka Polarographic investigations in serological cancer diagnosis, Nature 139 (1937) 1020-1021. [21] J. Heyrovsky Polarographic research on cancer, Nature 142 (1938) 317-319. [22] R. Brdicka Zur frage nach der natur der polarographisch feststellbaren serumverandrungen bei Krebs., Klinische Wochenschrift 18 (1938) 305-308. [23] E. Palecek and Z. Pechan Estimation of nanogram quantities of proteins by pulse polarographic techniques, Anal. Biochem. 42 (1971) 59 71. [24] M. Brazdova, R. Kizek, L. Havran and E. Palecek Determination of glutathione-stransferase traces in preparations of p53 C-terminal domain (aa320-393), Bioelectrochemistry 55 (2002) 115-118. [25] R.W. Olafson and P.E. Olsson Electochemical detection of metallothionein, Methods in Enzymol. 205 (1991) 205-213. [26] R.W. Olafson and R.G. Sim Electrochemical approach to quantitation and characterization of metallothioneins, Anal. Biochem. 100 (1979) 343-351. [27] J.A.J. Thompson and R.P. Cosson An improved electrochemical method for the quantification of metallothioneins in marine organisms, Marine Environ. Res. 11 (1984) 137-152. [28] A. Temara, M. Warnau, P. Dubois and W.J. Langston Quantification of metallothioneins in the common asteroid Asterias rubens (Echinodermata) exposed experimentally or naturally to cadmium, Aquatic Toxicol. 38 (1997) 17-34.

[29] R. Kizek, J. Vacek, L. Trnkova, B. Klejdus and L. Havel Application of catalytic reactions on a mercury electrode for electrochemical detection of metallothioneins, Chem. Listy 98 (2004) 166-173. [30] M. Tomschik, L. Havran, M. Fojta and E. Paleček Constant current chronopotentiometric stripping analysis of bioactive peptides at mercury and carbon electrodes, Electroanalysis 10 (1998) 403 409. [31] M. Tomschik, L. Havran, E. Paleček and M. Heyrovský The "presodium" catalysis of electroreduction of hydrogn ions on mercury electrodes by metallothionein. An investigation by constant current derivative stripping chronopotentiometry, Electroanalysis 12 (2000) 274 278. [32] L. Havran, S. Billova and E. Palecek Electroactivity of avidin and streptavidin. Avidin signals at mercury and carbon electrodes respond to biotin binding, Electroanalysis 16 (2004) 1139-1148. [33] M. Masarik, A. Stobiecka, R. Kizek, F. Jelen, Z. Pechan, W. Hoyer, T.M. Jovin, V. Subramaniam and E. Palecek Sensitive electrochemical detection of native and aggregated alpha-synuclein protein involved in Parkinson's disease, Electroanalysis 16 (2004) 1172-1181. [34] E. Palecek, M. Masarik, R. Kizek, D. Kuhlmeier, J. Hassmann and J. Schulein Sensitive electrochemical determination of unlabeled MutS protein and detection of point mutations in DNA, Anal. Chem. 76 (2004) 5930-5936. [35] M. Strouhal, R. Kizek, J. Vacek, L. Trnkova and M. Nemec Electrochemical study of heavy metals and metallothionein in yeast Yarrowia lipolytica, Bioelectrochemistry 60 (2003) 29-36. [36] R. Kizek, J. Vacek, L. Trnkova and F. Jelen Cyclic voltammetric study of the redox system of glutathione using the disulfide bond reductant tris(2-carboxyethyl)phosphine, Bioelectrochemistry 63 (2004) 19-24. [37] J. Petrlova, D. Potesil, R. Mikelova, O. Blastik, V. Adam, L. Trnkova, F. Jelen, R. Prusa, J. Kukacka and R. Kizek Attomole voltammetric determination of metallothionein, Electrochim. Acta submitted (2005). [38] AUTOLAB, GPES Manual, in: Autolab Electrochemical Instuments, Eco Chemie BV, Utrecht, 1997. [39] G. Nordberg, T. Jin, P. Leffler, M. Svensson, T. Zhou and M. Nordberg Metallothioneins and diseases with special reference to cadmium poisoning, Analusis 28 (2000) 396-400. [40] M. Nordberg and G.F. Nordberg Toxicological aspects of metallothionein, Cell. Mol. Biol. 46 (2000) 451-463. [41] V. Adam, J. Zehnalek, J. Petrlova, D. Potesil, B. Sures, L. Trnkova, F. Jelen, J. Vitecek and R. Kizek Phytochelatin modified electrode surface as a sensitive heavy-metal ion biosensor, Sensors 5 (2005) 70-84.

[42] V. Adam, J. Petrlova, D. Potesil, J. Zehnalek, B. Sures, L. Trnkova, F. Jelen and R. Kizek Study of metallothionein modified electrode surface behaviour in the presence of heavy metal ions - biosensor, Electroanalysis DOI: 10.1002/elan.200403264 (2005). [43] V. Adam, J. Petrlova, D. Potesil, P. Lubal, J. Zehnalek, B. Sures and R. Kizek New electrochemical biosensor to determine platinum cytostatics to DNA structure, Chem. Listy 99 (2005) 353-393. [44] S. Billova, R. Kizek, F. Jelen and P. Novotna Square-wave voltammetric determination of cefoperazone in a bacterial culture, pharmaceutical drug, milk, and urine, Anal. Bioanal. Chem. 377 (2003) 362-369.