Desenvolvimento de método analítico para estudo metabolômico de cana-de-açucar

Abstract

A identificação e quantificação de micromoléculas em uma matriz tem vários objetivos, entre eles, conhecer a diversidade química de determinado organismo (metaboloma) visando obter informações biológicas fundamentais ao entendimento destes sistemas biológicos. Isso inclui uma série de estudos químicos e biológicos essenciais para explicar a ecofisiologia de um determinado organismo e, com isso, fazer previsões sobre adaptação e regulação em condições ambientais adversas. Poucos estudos metabolômicos foram desenvolvidos com a cana-de-açúcar, especialmente no Brasil, onde esta espécie é matéria-prima para fabricação de etanol combustível e outros produtos de alto valor agregado. Essa abordagem é, portanto, de suma importância para o desenvolvimento e/ou implantação de métodos analíticos robustos para o estudo de um largo espectro de metabólitos primários e secundários. A partir da interpretação desses dados, será possível obter informações valiosas para se entender, em nível molecular, os processos ecofisiológicos de uma espécie. A presente dissertação de mestrado teve como objetivo o desenvolvimento e validação de métodos de analíse por HPLC-DAD, utilizando métodos quimiométricos de planejamento experimental, visando mapear o metabolismo micromolecular de folhas de cana-de-açúcar. Obteve-se um fingerprint metabólico, essencial para a análise quali e quantitativa que se deseja determinar posteriormente via HPLC e outras técnicas adicionais como EM e RMN. A partir de métodos quimiométricos de análise multivariada (PCA, SIMCA e PLS-DA), foi possível diferenciar amostras vegetais submetidas a diferentes condições de cultivo

The identification and quantification of molecules in a matrix has several goals, among them, to know the chemical diversity of a particular organism (metabolome), to get fundamental biological information and to understand the biological systems. It includes a series of chemical and biological studies, wich are essential to explain the ecophysiology of an organism and thus, make predictions about the adaptation and regulation at adverse environmental conditions. Only a few metabolomic studies about sugarcane have been developed, specially in Brazil, where this species is a raw material for manufacturing ethanol and other products with high added value. This approach is therefore very important for development and establishment of robust analytical methods for studying a wide range of primary and secondary metabolites. From the interpretation of these data, will be possible to get valuable information to understand at molecular level, the ecophysiologycal processes of a species. This Master’s dissertation aimed the development of analytical HPLC-DAD methods, coupled with Chemometrics methods of experimental design, in order to understand the micromolecular metabolism of sugarcane leaves. It was obtained a metabolic fingerprint, essential for the qualitative and quantitative analysis desired to be done latter by HPLC and other additional technics such as MS and NMR. Based on Chemometrics methods of multivariate analysis (PCA, SIMCA and PLS-DA), it was possible to distinguish samples subjected to different growing conditions