Chemometrics applied to metabolomics of Aldama La Llave: chemotaxonomic contributions and targeted phytochemistry based on cyclooxygenase-1 and 5-lipoxygenase inhibition

As espécies do gênero Viguiera Kunth, recentemente transferidas para Aldama La Llave (Asteraceae, Heliantheae), ainda possuem problemas de delimitação taxonômica. Tal gênero possui 35 espécies distribuídas por todo o território brasileiro, principalmente no cerrado. Análises químicas têm demonstrado seu potencial em auxiliar na resolução de problemas em vários níveis taxonômicos com base em grupos químicos de metabólitos secundários. Além disso, análises fitoquímicas tem revelado que determinadas substâncias de Aldama possuem potencial para serem estudadas tendo vista a investigação de mecanismos moleculares anti-inflamatórios. Desta forma, foi proposto neste trabalho realizar a abordagem da metabolômica não-direcionada auxiliada por quimiometria, visando-se fornecer dados químicos tanto para contribuições quimiotaxonômicas quanto para encontrar substâncias bioativas. Por meio de tal abordagem, análises multivariadas não supervisionadas (PCA e HCA), bem como supervisionadas (OPLS-DA), com dados provenientes de UHPLC-DAD-Orbitrap, demonstraram que o gênero Aldama é quimioconsistente e, deste modo, determinadas substâncias químicas discriminantes foram sugeridas. Além disso, espécies que apresentam problemas taxonômicos tiveram os seus posicionamentos infragenéricos explicado do ponto de vista quimiotaxonômico. Quanto às análises para encontrar substâncias bioativas (fitoquímica direcionada), os alvos inflamatórios pesquisados foram as enzimas pró-inflamatórias COX-1 e 5-LOX, com as quais se realizou ensaios in vitro verificando-se a atividade positiva de extratos de espécies de Aldama. A. trichophylla foi a espécie selecionada para realizar a fitoquímica direcionada, uma vez que apresentou inibição dupla contra as enzimas e por se tratar de uma espécie muito pouco estudada do ponto de vista fitoquímico. Os melhores modelos de inibição de COX-1 e 5-LOX criados com dados químicos de Aldama foram selecionados a partir de diversas combinações de algoritmos, softwares de processamento (MZmine, MetAlign e MSClust) e técnicas-hifenadas, tais como UHPLC-Orbitrap e HPLC-TOF. Deste modo, determinados picos de íons foram apontados pela quimiometria como sendo discriminantes para a atividade de inibição dupla. Tais picos foram desreplicados com base em seus perfis de UV e padrões de fragmentação via HCD-Orbitrap e Ion-Trap. Deste modo, foi possível desreplicar três prováveis substâncias químicas inibidoras de COX-1 e 5-LOX: kaempferol-3-O-glucuronideo, quercetina-3-O-metil-7-glucuronideo e kaempferol-3-O-(6\"-malonil-glucosideo). Por fim, foi realizada a fitoquímica direcionada. O fracionamento cromatográfico permitiu isolar tais substâncias e uma análise preliminar de RMN 1H foi realizada com o intuito de realizar a identificação estrutural. Tais substâncias terão a suas atividades confirmadas na inibição das duas enzimas em um futuro próximo.The species of the genus Viguiera Kunth, recently transferred to the genus Aldama La Llave (Asteraceae, Heliantheae), still show problems of taxonomic boundaries. This genus has 35 species distributed throughout the Brazilian territory, mostly in the cerrado. Chemical analyses has demonstrated its potential to help in the solution of problems at various taxonomic levels based on chemical groups of secondary metabolites. Furthermore, phytochemical analyses have shown that certain compounds from Aldama have the potential to be studied aiming to investigate anti-inflammatory molecular mechanisms. Thus, in this work it was proposed to carry out the untargeted metabolomic approach aided by chemometrics, aiming to provide chemical data either for chemotaxonomic contributions and to find bioactive compounds. Through this approach, both unsupervised (PCA and HCA) and supervised multivariate analysis (OPLS-DA) combined with data from UHPLC-DAD-Orbitrap analyses showed that the genus Aldama is \"chemoconsistent\" and thus certain discriminant compounds were suggested. Additionally, some species with taxonomic problems had their infrageneric positioning explained from the chemotaxonomic point of view of. With regards to the analyses carried out to find bioactive compounds (targeted phytochemistry), the inflammatory targets investigated in this study were the COX-1 and LOX-5 pro-inflammatory enzymes with which in vitro assays were made and positive activity of extracts from species of Aldama was observed. A. trichophylla was the selected species for the targeted phytochemistry because it showed dual inhibition activity against both enzymes and it is still little investigated from the chemical point of view. The best models for inhibition of COX-1 and 5-LOX obtained with chemical data of Aldama were selected by means of various combinations of algorithms, processing software (MZmine, MetAlign and MSClust) and hyphenated techniques, such as HPLC-TOF and UHPLC-Orbitrap. Thus, certain peak ions were appointed by chemometrics as discriminant for the dual inhibition activity. These peaks were dereplicated based on their UV profiles and fragmentation patterns via HCD-Orbitrap and Ion-Trap. Thus, it was possible to dereplicate three probable chemical inhibitors of COX-1 and 5-LOX: kaempferol-3-O-glucuronide, quercetin-3-O-methyl-7-glucuronide and kaempferol-3-O-(6\"-malonyl-glucoside). Finally, the targeted phytochemistry was carried out. The chromatographic fractionation allowed us to isolate these three compounds and a preliminary 1H NMR analysis was performed in order to conclude their structural identification. In the near future, these substances will have their activity evaluated by the inhibition of the two enzymes