Frakcionácia arabskej gumy pre nájdenie látok ovplyvňujúcich vývojové procesy v rastlinách

Bc. Ivana GAŠPARÍKOVÁ

Master's thesis

Fractionation of arabic gum to find substances influencing developmental processes in plants.

Abstract:

Arabská guma je výlučok stromov Acacia senegal alebo blízko príbuzných druhov akácií ako Acacia seyal rastúcich hlavne v oblasti Sahelu v Afrike. Z chemického hľadiska je arabská guma heterogénny polysacharid a tiež obsahuje malé množstvo proteínov (~ 2 %) známych ako arabinogalaktanové proteíny (AGP). AGPs sú vysoko glykozylované proteoglykany zapojené do mnohých procesov v priebehu rastu a vývoja rastliny. Pridanie arabskej gumy do indukčného média odhalilo pozitívny vplyv AGP na proces androgenézy u jačmeňa (Hordeum vulgare L.) na prašníkovej kultúre (Makowska et al., 2017). Cieľom tejto práce bola frakcionácia arabskej gumy a následná identifikácia proteínov pomocou hmotnostnej spektrometrie pre nájdenie látok ovplyvňujúcich vývojové procesy v rastlinách. Použitím rôznych typov kvapalinovej chromatografie sa podarilo získať elučné profily vzoriek gumy a jednotlivé frakcie zozbierať. Ďalší rozmer separácie bol vykonaný pomocou elektromigračných metód SDS-PAGE a izoelektrickej fokusácie (natívnej a denaturačnej). Tieto metódy sa ukázali ako vhodné na separáciu a vizualizáciu proteínov v gély, čo umožnilo následnú identifikáciu pomocou nanoLC-MALDI MS/MS a nanoLC-ESI MS/MS. Vo vzorke arabskej gumy bola identifikovaná peroxidáza, ktorej prítomnosť bola potvrdená natívnou elektroforézou v polyakryamidom gély vizualizáciou roztokom 1-chlór-4-naftolu. Stanovenie aktivity peroxidázy bolo prevedené spektrofotometricky, meraním zmeny absorbancie premeny guajakolu na tetraguajakol.

Abstract:

Gum arabic is an exudate from Acacia senegal trees or closely related species such as Acacia seyal growing principally in the African region of Sahel. Chemically, GA is heterogeneous polysaccharide and also contains a small proportion of proteins (~ 2 %) known as arabinogalactan proteins (AGPs). AGPs are highly glycosylated proteoglycans involved in many processes of plant growth and development. Supplementation of the induction medium with gum arabic revealed a positive effect of AGPs on androgenesis in barley (Hordeum vulgare L.) another culture (Makowska et al., 2017). The aim of this work was the fractionation of gum Arabic, followed by identification of proteins by mass spectrometry in order to find substances influencing developmental processes in plants. Using various types of liquid chromatography it was possible to obtain elution profiles of the gum samples and to gather the individual fractions. Another dimension of separation was performed by using SDS-PAGE electromigration methods and the isoelectric focusing (native and denaturing). These methods proved turned out to be suitable for the separation and visualization of proteins into gels, which allowed a subsequent identification by nanoLC-MALDI MS/MS and nanoLC-ESI MS/MS. The peroxidase was identified in a gum arabic sample, the presence of which was confirmed by native polyacryamide gel electrophoresis by visualization with 1-chloro-4-naphthol solution. Determination of the peroxidase activity was performed spectrophotometrically, by measuring the change in absorbance of the conversion of guaiacol to tetraguaiacol.

Keywords

arabská guma, Acacia senegal, Acacia seyal arabinogalaktanové proteíny, kvapalinová chromatografia, hmotnostná spektrometria

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 26. 4. 2021

Thesis defence

• Date of defence: 24. 5. 2021
• Supervisor: prof. Mgr. Marek Šebela, Dr.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Master programme / field:
Biochemistry / Biochemistry