Imagens por espectrometria de massa (IMS) como uma ferramenta inovadora para estudos moleculares de frutos de café

Abstract

O desenvolvimento do fruto de café é um processo que pode durar de algumas poucas semanas a mais do que um ano dependendo da espécie e se inicia com a antese até a completa maturação dos frutos. A espécie Coffea arabica requer de 6-8 meses para atingir a maturação. Devido a diversas florações poderem ocorrer em C. arabica em uma mesma estação produtiva, o crescimento dos frutos é assíncrono, com uma mesma planta podendo apresentar proporções variadas de frutos em diferentes estágios de desenvolvimento, o que pode prejudicar a qualidade final da bebida. Com exceção do grande número de estudos relacionados com o metabolismo da cafeína, muito pouco se sabe acerca de proteínas e vias metabólicas importantes para a qualidade da bebida de café. Dessa forma, estudos de expressão de proteínas associados com o perfil de distribuição das proteínas nos tecidos podem fornecer informações importantes para o melhor entendimento do envolvimento de macromoléculas durante o desenvolvimento do fruto de café. A obtenção de imagens moleculares a partir de íons detectados por meio de métodos de espectrometria de massa tem aberto uma nova fronteira no que diz respeito à detecção de moléculas em amostras de tecido. Esta metodologia denominada imaging mass spectrometry tem sido utilizada com sucesso para o mapeamento espacial de peptídeos e proteínas diretamente de amostras de diversos tecidos. No presente estudo, a distribuição espacial de macromoléculas durante diferentes estágios de desenvolvimento de frutos de café é apresentada. Adicionalmente, com a utilização de técnicas de cromatografia foi possível identificar uma proteína diferencialmente expressa e com prováveis modificações pós-traducionais em certas regiões do endosperma.

The coffee fruit development covering the time between anthesis and full ripening is variable from few weeks to more than a year. Coffea arabica requires 6 to 8 months to maturate. Due to several flowerings that may occur in C. arabica at each production season, fruit growth is asynchronous during development, with different proportions of various fruits developmental stages in the same plant, which may affect cup quality. Except for the large number of studies concerning caffeine metabolism in coffee, very few data are available concerning proteins and metabolic pathways important for coffee cup quality. Therefore, studies on protein expression associated with tissue localization may hold the key to a better understanding of the role of molecules during coffee fruit development. Molecular ion-images acquisition by mass spectrometric methods has opened a novel frontier on detection of molecules on tissue samples. This so called imaging mass spectrometry has been successfully used to perform direct spatial mapping of peptides and proteins in several tissue samples. In the present study, we show the spatial mapping of molecules during several developmental stages of coffee fruits. In addition, one differentially expressed protein of endosperms was identified using chromatographic procedures.