Análise de perfis de metabólitos obtidos por espectrometria de massas utilizando grafos

Resumo

A bioprospecção de produtos naturais é um processo complexo e trabalhoso, que demanda alto investimento monetário e intensa inspeção manual para isolar e identificar compostos ativos, a partir de uma fonte de produtos naturais. Espécies endêmicas brasileiras de Lychnophora (Asteraceae) figuram como um rico gênero de plantas que têm sido utilizadas como fonte para prospecção de produtos naturais. Os compêndios públicos de informações moleculares, com organização biológica hierárquica do potencial catalítico e regulatório do genoma, vias metabólicas e compostos potencialmente produzidos, são incipientes, muitas vezes inexistentes, para espécies de Lychnophora. Estudos recentes de reconstrução do metabolismo realizam buscas exaustivas de informações genéticas e bioquímicas de um determinado organismo, reconstruindo o metabolismo conhecido para o mesmo. Esta abordagem permite melhores inferências do potencial químico do organismo, potencializando sua exploração biotecnológica. Além da ausência de compêndios organizados para inferência do metabolismo para espécies de Lychnophora, com os métodos convencionais de prospecção, analisando extratos vegetais, a informação espacial de metabólitos no tecido, células e organelas celulares é perdida. A técnica de IMS (Imaging Mass Spectrometry) permite a coleta de espectros de massas em centenas de milhares de pontos, em coordenadas predefinidas de área de tecido. Com estes espectros é possível confeccionar um mapa de distribuição tecidual da substância alvo sobre uma imagem to tecido obtida, por exemplo, a partir de um scanner. Utilizar um compêndio biologicamente hierarquizado de compostos conhecidos em Lychnophora, e sua compartimentalização em reações e vias metabólicas, permite a busca de produtos naturais em regiões espacialmente delimitadas do tecido vegetal e pode ser muito útil para a compreensão da sua função biológica, bem como orientar a melhoria do seu isolamento. Diante da grande complexidade dos conjuntos de dados produzidos nos experimentos de MALDI-imaging e da carência de bases de comparação para anotação dos metabólitos e inferência de processos bioquímicos, o presente projeto tem como objetivos construir uma base de dados hierarquizada com informações genéticas e bioquímicas de espécies filogeneticamente relacionadas a Lychnophora e realizar a inferência computacional de grafos de vias metabólicas espacialmente específicas, utilizando dados obtidos a partir de IMS. (AU)