Desenvolvimento de metodologias para identificação de proteínas e metabólitos durante o desenvolvimento de frutos de café (Coffea arabica L.)

Abstract

O café é uma das bebidas mais consumidas e um dos principais produtos agrícolas comercializado mundialmente. A espécie Coffea arabica L. produz grãos cuja bebida é reconhecida como de melhor qualidade, pois se constitui bioquimicamente de elevadas concentrações de carboidratos, lipídeos e trigonelina. A bebida possui também muitos compostos fenólicos que são metabólitos secundários importantes para a qualidade final da bebida. Eles conferem ao café potentes efeitos biológicos, incluindo atividades antioxidantes. O desenvolvimento do fruto é caracterizado pela evolução dos tecidos embrionários e alterações bioquímicas, ilustrando a importância do seu estudo para melhor compreender as características finais dos grãos. O objetivo deste trabalho foi desenvolver uma nova metodologia eficaz na identificação do perfil protéico de frutos de café C. arabica L.var. Iapar-59 em diferentes estágios de maturação e na identificação do composto fenólico arbutina em dois tecidos embrionários diferentes (pericarpo e endosperma). A metodologia utilizada para determinar o perfil protéico baseou-se na estratégia proteômica do tipo “bottom- up” com digestão protéica, seguida de análises por cromatografia líquida em fase reversa (online e offline) e análises por espectrometria de massa. A interface offline permitiu o assinalamento da estrutura primária completa dos peptídeos de vinte e sete íons que foram identificados por meio de sequenciamento “de novo” após a obtenção dos espectros de MS/MS. Foram identificadas doze proteínas distintas, dentre elas destacam-se a globulina 11 S e uma dehydrina. Já os resultados obtidos com a interface online permitiu o assinalamento da estrutura primária de trinta e quatro íons que foram identificados por meio de análises computacionais realizadas pelo programa “ProteinLynx” (versão 2.0) da Waters/Micromass. Neste caso, foi possível identificar peptídeos correspondentes a trinta e três proteínas distintas. O método utilizado para a detecção do metabólito fenólico arbutina, em frutos de café, foi com base em análises clássicas de cromatografia líquida de alta eficiência, usando como referência um padrão comercial. Os resultados obtidos com esta análise nos permitiram concluir que não foi possível detectar esse metabólito em grãos de café, nas condições metodológicas utilizadas.

Coffee is one of the most widely consumed beverages and most traded agricultural products worldwide. The Coffea. arabica L. species provides beans which the beverage is recognized for its best quality because of its biochemical composition with high concentrations of carbohydrates, lipids and trigonelline. The beverage has many phenolic compounds which are secondary metabolites also important for the find beverage quality gives the coffee potent biological effects, including antioxidant activities. The coffee fruit development is characterized by biochemical changes associated with the envolving embryonic tissues, illustrating the importance of its study to a better understand of the final characteristics of the beans. The objective of this study was to develop a new effective methodology to identify the protein profile of coffee fruits C. arabica L. var. Iapar-59 at different stages of maturation and the detection of the phenolic compound arbutin in two different embryonic tissues (pericarp and endosperm). The methodology used to determine the protein profile was based on the proteomic strategy called bottom-up with protein digestion followed by reversed-phase liquid chromatography (online and offline) and mass spectrometry analysis. The offline interface allowed the assignment of the complete primary structure of peptides from twenty-seven ions that were identified by de novo sequencing after obtaining the spectra of MS/MS. We identified twelve different proteins, among those the 11 S globulin and a dehydrin. In the other hand, the results obtained with the online interface has allowed the assignment of the primary structure of thirty-four ions that were identified by computational analysis performed by the program "ProteinLynx" (version 2.0) Waters / Micromass. In this case, it was possible to identify peptides corresponding to twenty- three different proteins. The method used for the detection of the phenolic metabolite arbutin in coffee fruits was based on classical analysis of high-performance liquid chromatography, using as reference a commercial standard. With the results obtained on this analysis we concluded that it was not possible to detect this metabolite in coffee beans, upon the used methodology.