Carregant...
Fitxers
Tipus de document
TesiVersió
Versió publicadaData de publicació
Llicència de publicació
Si us plau utilitzeu sempre aquest identificador per citar o enllaçar aquest document: https://hdl.handle.net/2445/123311
Estratègies cromatogràfiques i quimiomètriques per a estudis de metabolòmica no dirigida en arròs (Oryza sativa L.)
Títol de la revista
Autors
Director/Tutor
ISSN de la revista
Títol del volum
Resum
[cat] Les mostres analitzades en els estudis de metabolòmica ambiental presenten una elevada complexitat per la gran quantitat d’informació bioquímica que contenen, especialment, en el cas d’estudis no dirigits. En aquests estudis és necessari l’ús de tècniques analítiques d’alt rendiment com, per exemple, la cromatografia de líquids acoblada a espectrometria de masses (LC-MS), les quals permeten analitzar els canvis en la concentració dels metabòlits en diferents tipus de mostres. D’aquesta forma es generen grans conjunts de dades multivariants (amb desenes de mostres i milers de variables), els quals requereixen l’aplicació d’eines quimiomètriques d’anàlisi de dades per tal d’extreure la informació d’interès. En aquesta Tesi s’han desenvolupat i aplicat nous mètodes d’anàlisi basats en tècniques de cromatografia de líquids uni- i bidimensional acoblada a espectrometria de masses, conjuntament amb noves estratègies d’anàlisi multivariant de dades que permeten extreure la màxima informació bioquímica en estudis de metabolòmica no dirigida d’organismes vegetals. En un estudi metabolòmic no dirigit, els reptes analítics i quimiomètrics més importants són: l’anàlisi instrumental exhaustiva del màxim nombre de metabòlits presents a les mostres, l’anàlisi quimiomètrica de les dades experimentals generades i la identificació i quantificació dels metabòlits resolts, especialment d’aquells que mostren canvis importants en la seva concentració degut a l’estímul o estrès aplicat sobre les mostres analitzades. En aquesta Tesi s’han avaluat i proposat diverses estratègies i eines que poden resultar útils per solucionar els reptes existents en aquestes etapes. S’ha estudiat per exemple la influència que poden tenir diferents factors experimentals en la separació dels metabòlits mitjançant cromatografia d’interacció hidrofílica (HILIC) com ara el tipus de fase estacionària, el pH i la força iònica de la fase mòbil. Els resultats obtinguts han demostrat que els factors més importants són el tipus de fase estacionària HILIC i el pH de la fase mòbil. Concretament, en l’estudi dels diferents tipus de fase estacionària s’ha determinat que les fases amida i zwitteriònica són les que proporcionen millors resultats per a l’anàlisi de metabòlits polars. D’altra banda, s’han comparat dues estratègies de tractament de dades de metabolòmica no dirigida: l’estratègia de referència en el camp basada en la utilització del programa XCMS, i la que s’ha proposat en aquesta Tesi, que es basa en el mètode quimiomètric de resolució multivariant de corbes per mínims quadrats alternats (MCR-ALS). Els dos procediments han proporcionat resultats similars i, en conseqüència, tots dos resulten apropiats pel tractament de dades de metabolòmica no dirigida. Però cal destacar que el procediment basat en MCR-ALS és més robust ja que s’ha pogut aplicar a una varietat major de dades experimentals. S’ha proposat també l’ús de models de relació quantitativa estructura-retenció (QSRR) que han permès relacionar l’estructura dels metabòlits amb el seu temps de retenció observat experimentalment. Els resultats obtinguts demostren que l’aplicació de models QSRR pot ser una eina a considerar per a la identificació dels metabòlits, ja que redueix el nombre de possibles candidats i en facilita la seva confirmació. La complexitat de les mostres analitzades en els estudis metabolòmics sovint excedeix els límits de capacitat de pic aconseguits per la cromatografia de líquids unidimensional. Per aquest motiu, la cromatografia de líquids bidimensional exhaustiva (LC×LC) es presenta com una bona tècnica alternativa que permet ampliar la capacitat de separació de mescles molt complexes, com ara les d’extractes de metabòlits de mostres biològiques. S’ha avaluat l’estructura de les dades obtingudes a partir de l’aplicació de LC×LC-MS, i la seva possible modelització. Els resultats obtinguts han mostrat que, en general, el model de MCR-ALS bilineal és el més indicat per a l’anàlisi d’aquest tipus de dades. S’ha estudiat també el possible ús del procediment ROIMCR (compressió de les dades per cerca de regions d’interès [ROIs] seguida d’una resolució mitjançant MCR-ALS) per a estudis de metabolòmica no dirigida mitjançant de LC×LC-MS. Els resultats han mostrat que la combinació de les tècniques de separació multidimensional i dels mètodes quimiomètrics de resolució és adequada en estudis metabolòmics, ja que permet resoldre i identificar un nombre molt elevat de metabòlits i lípids en una sola anàlisi. Finalment, s’ha investigat la influència de diferents factors estressants ambientals sobre el metaboloma d’un organisme vegetal model com l’arròs (Oryza sativa L.). Els factors estressants ambientals estudiats han estat abiòtics, com ara, l’estrès hídric, l’augment de la temperatura i la presència de metalls pesants (Cd, Cu i As) contaminants al sòl. Els resultats obtinguts han demostrat que els tres factors ambientals avaluats afecten de forma significativa el metaboloma de l’arròs durant el seu creixement. Els espectres de masses resolts s’han utilitzat per a la identificació dels metabòlits i lípids de les mostres biològiques analitzades. La interpretació biològica dels canvis de concentració dels metabòlits i lípids identificats han demostrat que la contaminació per metalls pesants ocasiona una disminució del creixement i de l’activitat fotosintètica de la planta, i que s’indueix un mecanisme de desintoxicació que permet disminuir el dany cel·lular. S’ha demostrat també que els increments de temperatura i d’estrès hídric provoquen un reajustament important del grau d’insaturació dels lípids de les cèl·lules de l’arròs, el qual permet millorar de forma considerable la fluïdesa de les membranes cel·lulars.
Descripció
Matèries (anglès)
Citació
Citació
NAVARRO REIG, Meritxell. Estratègies cromatogràfiques i quimiomètriques per a estudis de metabolòmica no dirigida en arròs (Oryza sativa L.). [consulta: 9 de desembre de 2025]. [Disponible a: https://hdl.handle.net/2445/123311]