Proteomasorgaoestados-Souza-2021

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE 
CENTRO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE 
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS FARMACÊUTICAS 
 
 
 
 
 
 
Proteomas órgão/estados de hidratação específicos de Selaginella convoluta para 
investigação de estratégias metabólicas de tolerância à dessecação 
 
 
 
 
 
Natal, RN 
2021 
 
LUIZ FERNANDO RODRIGUES DE SOUZA 
 
 
 
 
 
Proteomas órgão/estados de hidratação específicos de Selaginella convoluta para 
investigação de estratégias metabólicas de tolerância à dessecação 
 
 
 
 
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-
Graduação em Ciências Farmacêuticas da 
UFRN, como pré-requisito para obtenção do 
título de mestre em Ciências Farmacêuticas. 
 
Orientadora: Raquel Brandt Giordani 
 
 
 
Natal, RN 
2021 
 
 
 Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN 
Sistema de Bibliotecas - SISBI 
Catalogação de Publicação na Fonte. UFRN - Biblioteca Setorial do Centro Ciências da Saúde - CCS 
 
 Souza, Luiz Fernando Rodrigues de. 
 Proteomas órgão/estados de hidratação específicos de Selaginella 
convoluta para investigação de estratégias metabólicas de 
tolerância à dessecação / Luiz Fernando Rodrigues de Souza. - 2021. 
 97f.: il. 
 
 Dissertação (Mestrado em Ciências Farmacêuticas) - Universidade 
Federal do Rio Grande do Norte, Centro de Ciências da Saúde, 
Programa de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas. Natal, RN, 
2021. 
 Orientadora: Profa. Dra. Raquel Brandt Giordani. 
 
 
 1. Selaginella convoluta - Dissertação. 2. Proteoma - 
Dissertação. 3. Biossíntese - Dissertação. I. Giordani, Raquel 
Brandt. II. Título. 
 
RN/UF/BSCCS CDU 615.011 
 
 
 
 
 
Elaborado por Adriana Alves da Silva Alves Dias - CRB-15/474 
 
 
 
Luiz Fernando Rodrigues de Souza 
Proteomas órgão/estados de hidratação específicos de Selaginella 
convoluta para investigação de estratégias metabólicas de 
tolerância à dessecação 
Banca Examinadora: 
___________________________________________ 
Profa. Dra. Raquel Brandt Giordani 
Presidente – UFRN 
____________________________________________ 
Prof. Dr. Taffarel Melo Torres 
Examinador Externo – UFERSA 
____________________________________________ 
Prof. Dr. Eduardo Luiz Voigt 
Examinador Interno – UFRN 
 
 
Natal, 24 de setembro de 2021 
 
 
 
 
 
 
 
NATAL / RN 
 
2021 
 
 
 
 
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO 
 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE SISTEMA INTEGRADO DE PATRIMÔNIO, 
ADMINISTRAÇÃO 
FOLHA DE ASSINATURAS Emitido em 24/09/2021 
 
DOCUMENTOS DE ACEITAÇÃO Nº 11/2021 - PPGCF/CCS 
(15.27) (Nº do Protocolo: NÃO PROTOCOLADO) 
 
(Assinado digitalmente em 27/09/2021 19:42) EDUARDO LUIZ VOIGT 
PROFESSOR DO MAGISTERIO SUPERIOR DBG/CB (17.09) 
Matrícula: 1228866 
(Assinado digitalmente em 27/09/2021 11:10) TAFFAREL MELO TORRES 
ASSINANTE EXTERNO 
CPF: 075.662.764-84 
 
(Assinado digitalmente em 27/09/2021 11:24) RAQUEL BRANDT GIORDANI 
PROFESSOR DO MAGISTERIO SUPERIOR DFARM/CCS (15.13) 
Matrícula: 1871916 
 
Para verificar a autenticidade deste documento entre em https://sipac.ufrn.br/documentos/ informando seu 
número: 11, ano: 2021, tipo: DOCUMENTOS DE ACEITAÇÃO, data de emissão: 27/09/2021 e o código 
de verificação: 59654c049f 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
‘’Dedico esta dissertação à todas as minhas 
mães: Kelcy, Francisca, Barbosa. Dedico 
também à minha orientadora Raquel Giordani.’’ 
 
 
AGRADECIMENTOS 
 À Deus e seus maravilhosos mistérios; 
À minha família, em especial a minha mãe Kelcy, meu padrasto Ranilson, avós 
Francisca e Barbosa, e tia Joana, por todo apoio e motivação em todos os momentos nessa 
caminhada, menção também ao meu irmão mais novo Antonio alguém muito especial para 
mim; 
À minha orientadora, professora Raquel Giordani, por toda mentoria e principalmente 
amizade que construímos nesta parceria desde a iniciação científica. Sou extremamente grato 
por toda orientação e confiança depositadas, você me inspira a sempre perseguir o melhor que 
consigo, tanto como cientista, como enquanto pessoa. Muito obrigado professora; 
À Daisy Sotero por toda ajuda, disposição e presteza em todos os momentos, de forma 
especial dedico esta dissertação também a você. Muito obrigado pela parceria científica e pela 
amizade. Você arrasa muito; 
À CAPES pelo suporte essencial para concretização deste projeto; 
À João Victor Dantas, por tanto! toda paciência, parceria, carinho e amizade, por tudo; 
 Aos meus amigos que sempre estão ao meu lado, me apoiando nos momentos difíceis e 
comemorando junto comigo nas conquistas, em especial as mais básicas, porém mais 
essenciais: Thaís Pinheiro e Pollyana Macêdo; 
 À todas as brilhantes cientistas do nosso grupo de pesquisa dos Alcaloides, Letícia 
Gondim, Fernanda dos Santos, Ivanice Bezerra, Luana Meirinho, Fernanda Morais e Louise 
Lorrane; 
 À todos os colaboradores e professores que proporcionaram suas expertises na 
construção de idéias, execução de experimentos e todo apoio oferecido, em especial ao 
professor Eduardo Voigt e à professora Ana Carolina Luchiari. 
 
 
 
 
RESUMO 
A licófita Selaginella convoluta é uma espécie nativa do bioma Caatinga e está inserida no 
grupo das plantas da ressureição. No gênero Selaginella, é relatada uma ampla diversidade de 
moléculas quimicamente singulares, em especial as que compõem as classes de biflavonoides 
e selaginelinas, sendo estas últimas exclusivas do gênero. O presente projeto objetiva estudar a 
ocorrência de metabólitos secundários de interesse farmacêutico em S. convoluta, norteando-se 
em dados prévios de proteoma obtidos de partes aéreas e raízes em situação de dessecação e 
hidratação, sendo um dos principais interesses o estudo da biossíntese de metabólitos 
secundários de interesse farmacêutico. A análise instrumental do proteoma foi realizada em um 
sistema de cromatografia a líquido acoplado à espectrômetro de massas com detector de 
armadilha linear em quadrupolo, sendo o tratamento dos dados realizado pelo software 
PatternLab for Proteomics. Os resultados de proteoma enfatizam a preparação da espécie para 
tolerar a dessecação por meio de mecanismos coordenados de proteção e sinalização inter-
órgãos. Destacam-se as partes aéreas enquanto o principal órgão na biossíntese de metabólitos 
secundários, contudo é perceptível o envolvimento e comunicação da planta como um todo no 
recrutamento de enzimas presentes em vias de biossíntese. Neste sentido, àquelas ligadas a 
biossíntese de fenilpropanoides sugerem a construção de metabólitos das classes de cumarinas 
e ligninas, sendo também elencada a enzima polifenol oxidase, importante reguladora da via de 
fenilpropanoides, como atuante na síntese de produtos naturais em S. convoluta. As abordagens 
apresentadas contribuem para a inserção de métodos inovadores no estudo de moléculas 
oriundas de espécies da Caatinga, bem como permitem a resolução de questões de fronteira no 
estudo de espécies vegetais com enfoque na biossíntese de moléculas de potencial bioativo, o 
que promove este bioma exclusivamente brasileiro no cenário de alto impacto biotecnológico 
do Brasil. 
Palavras-chave: Caatinga, Selaginella convoluta, Proteoma, Biossíntese. 
 
 
 
 
 
 
ABSTRACT 
Selaginella convoluta is a lycophyte native to the Caatinga biome that belongs to the group of 
resurrection plants. Selaginella genus is known to possess a wide diversity of chemically unique 
molecules, especially those that encompasses the biflavonoids and selaginellins, the latter being 
exclusive to its species. The present project aims to study the occurrence of secondary 
metabolites of pharmaceutical interest in S. convoluta, based on previous proteome data 
obtained from shoots and roots under desiccation and hydrated conditions, with special interestin the study of the biosynthesis of secondary metabolites of pharmaceutical interest. The 
instrumental analysis of the proteome was performed in a UPLC coupled with a linear trap 
quadrupole mass spectrometer, and the treatment of the data was carried out by the PatternLab 
for Proteomics software. The proteome results emphasize the preparation of the species to 
tolerate desiccation through coordinated mechanisms of protection and inter-organ signaling. 
Shoots stand out as the main organ in the biosynthesis of secondary metabolites, however it is 
noticeable the involvement and communication of the plant as a whole in the recruitment of 
enzymes present in biosynthetic pathways. In this sense, those linked to phenylpropanoid 
biosynthesis suggest the production of coumarins and lignins, also showing the enzyme 
polyphenol oxidase, an important regulator of the phenylpropanoid pathway, as active in the 
synthesis of natural products in S. convoluta. The presented approaches contribute to the 
insertion of innovative methods in the study of molecules from Caatinga species, as well as 
allows the resolution of frontier issues in the study of plant species with a focus on bioactive 
potential molecule biosynthesis, wich promotes this exclusive biome in the highly 
biotechnological impact in Brazil. 
 
Keywords: Caatinga, Selaginella convoluta, Proteome, Biosynthesis. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
Figura 1-Selaginella convoluta e suas conformações em diferentes estados de irrigação........27 
Figura 2- Esquemática de geração das principais classes de metabólitos secundários de plantas 
a partir de vias de base..............................................................................................................29 
Figura 3 - Selaginelinas pertencentes ao grupo A proposto por Li 2020................................. 31 
Figura 4 - Selaginelinas pertencentes ao grupo B proposto por Li 2020..................................35 
Figura 5 - Selaginelinas pertencentes aos grupos C e D propostos por Li 2020......................36 
Figura 6- Selaginelinas identificadas em Selaginella convoluta..............................................38 
Figura 7 - Esquema 1 de formação das selaginelinas levando à biossíntese dos intermediários 
que compõem os grupos C e D proposto por Li 2020...............................................................39 
Figura 8 - Esquema 2 de formação das selaginelinas levando à biossíntese dos intermediários 
que compõem os grupos A e B proposto por Li 2020...............................................................40 
Figura 9 - Alcaloides encontrados no gênero Selaginella.........................................................42 
Figura 10 - Esquema de biossíntese da Anabasina...................................................................43 
Figura 11 - Esquema da biossíntese de biflavonoides sendo elencados três das principais 
moléculas da classe encontradas em espécies de Selaginella, inclusive em S. convoluta........45 
Figura 12- Esquema de desenvolvimento de mecanismos moleculares constitutivos e induzíveis 
para tolerância à dessecação de espécies vegetais....................................................................49 
Figura 13- Esquema integrativo do uso da biologia de sistemas no estudo de espécies tolerantes, 
podendo estes dados servirem para complementação de diversos estudos, inclusive o da 
biossíntese de metabólitos secundários bioativos.....................................................................50 
Figura 14- Dinâmica experimental na proteômica bottom-up..................................................53 
Figura 15- Esquema exemplificando a formação da rede molecular a partir de dados espectrais 
de massas em tandem...............................................................................................................56 
Figura 16- Workflow experimental do proteoma de partes aéreas e raízes de S. convoluta em 
diferentes estados de irrigação.................................................................................................63 
Figura 17- Gráficos Gene Ontology (GO) das enzimas identificadas nas partes (aéreas e raízes) 
e estados de irrigação (seco e irrigado) no proteoma de S. convoluta para as hierarquias: 
processos biológicos e função molecular, elencados os top 25 termos GO de acordo com o 
número de proteínas ligadas a estes......................................................................................... 69 
Figura 18- Enzimas de biossíntese identificadas por meio da ferramenta Blast Koala a partir das 
sequências FASTA das proteínas de partes (aéreas e raízes) e estados de irrigação (seco e 
irrigado) de S. convoluta...........................................................................................................71 
 
Figura 19- Percentual catalítico das enzimas de biossíntese identificadas no proteoma de partes 
e estados de irrigação de S. convoluta por meio da análise Blast Koala...................................72 
Figura 20- Via de biossíntese de fenilpropanoides...................................................................75 
Figura 21- À esquerda rede de interações proteína-proteína elaborada na base de dados String 
elencando as proteínas relacionadas a biossíntese de metabólitos secundários identificadas no 
proteoma de S. convoluta pela análise Blast Koala, agrupando-as conforme suas principais 
atribuições funcionais. À direita, heatmaps de abundância das proteínas pertencentes às classes 
de metabolismo secundário e do ácido alfa-linolênico construídos a partir dos valores de fator 
de abundância espectral normalizada (NSAF) destas proteínas...............................................77 
 
 SUMÁRIO 
1 INTRODUÇÃO....................................................................................................................23 
2 REFERÊNCIAL TEÓRICO.................................................................................................26 
2.1 Licófitas, Selaginella e espécie S. convoluta....................................................................26 
2.2 Produtos Naturais em Selaginella.....................................................................................28 
2.2.1 Selaginelinas: Estrutura, Isolamento, Atividade biológica e propostas de 
biossíntese...............................................................................................................................29 
2.2.2 Alcaloides de Selaginella spp........................................................................................41 
2.2.3 Biflavonoides.................................................................................................................44 
2.3 Tolerância a dessecação e ressurreição em espécies 
vegetais...................................................................................................................................47 
2.4 Ciências ômicas em produtos naturais.............................................................................51 
2.4.1 Proteômica....................................................................................................................51 
2.4.2 Metabolômica...............................................................................................................55 
3 OBJETIVOS.......................................................................................................................58 
4 METODOLOGIA...............................................................................................................59 
4.1 Material vegetal...............................................................................................................59 
4.2 Proteoma shotgun gel-fee de Selaginella convoluta........................................................60 
4.2.1 Extração de proteínas e análise por Cromatografia Líquida acoplada a espectrômetro de 
massas (CL-EM/EM).............................................................................................................604.2.2 Anotação de proteínas e análises pelo software Pattern Lab for Proteomics............... 60 
4.3 Análises de função e integração das proteínas..................................................................61 
4.3.1 Gene Ontology (GO).....................................................................................................61 
4.3.2 Blast Koala, pesquisa na base KEGG e KAAS.............................................................62 
4.3.3 String..............................................................................................................................64 
4.3.4 Orthovenn.......................................................................................................................64 
CAPÍTULO I - MANUSCRITO A SER SUBMETIDO AO PERIÓDICO PROTEOMICS..........................65 
 
CAPÍTULO II - MANUSCRITO A SER SUBMETIDO AO PERIÓDICO PLANT 
BIOSYSTEMS.............................................................................................................................66 
5 RESULTADOS E DISCUSSÕES........................................................................................67 
5.1 Resultados experimentais do proteoma de Selaginella convoluta obtidos por anotação 
frente a Selaginella moellendorfii com enfoque no estudo da biossíntese de metabólitos 
secundários ..............................................................................................................................68 
5.1.1 Análise das proteínas de acordo com o Gene Ontology.................................................68 
5.1.2 Blast Koala: enzimas e vias de geração de metabólitos secundários em S. convoluta...70 
5.1.3 String: sumário e interações das enzimas de biossíntese identificadas no proteoma de S. 
convoluta..................................................................................................................................76 
6 CONCLUSÕES.....................................................................................................................81 
PERSPECTIVAS......................................................................................................................82 
REFERÊNCIAS........................................................................................................................83 
ANEXO I: ATA DE MUDANÇA DE NÍVEL DE METRADO PARA DOUTORADO DO 
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA 
FARMACÊUTICAS.................................................................................................................95 
 
 
 
23 
 
1 INTRODUÇÃO 
 Pertencente ao grupo das Licófitas, o gênero Selaginella, único da família 
Selaginellaceae, possui aproximadamente 750 espécies distribuídas mundialmente, ocorrendo 
principalmente em regiões tropicais e subtropicais que compreendem as mais diversas 
condições climáticas (ZHOU et al., 2016). Este gênero, de acordo com Weststrand e Korall 
(2016), é dividido em 7 subgêneros (Selaginella, Rupestrae, Lepidophyllae, Gymnogynum, 
Exaltatae, Ericetorum e Stachygynandrum) que se agrupam conforme suas correlações 
genéticas e semelhanças morfológicas, servindo estas classificações e evidências de norte em 
estudos evolutivos destas espécies, que são consideradas ‘’fósseis vivos’’ por constituírem uma 
das linhagens de plantas vasculares mais primitivas da terra, datando de cerca de 400 milhões 
de anos (BANKS, 2009). 
Outro aspecto que chama bastante atenção a estas espécies diz respeito à tolerância à 
dessecação extrema desempenhada por algumas, caraterizando-as em um grupo denominado 
‘’plantas da ressurreição’’. Tais espécies são adaptadas para sobrevivência sob déficit de até 
95% do conteúdo hídrico relativo em seus tecidos vegetativos, podendo permanecer dessa 
maneira por anos. Isso ocorre graças a coordenados mecanismos de conservação energética e 
hídrica, controle do crescimento e ciclo celulares, e regulação intrincada entre senescência e 
morte celular programada, sendo estas adaptações interessantes para resiliência frente a 
condições ambientais adversas, como a aridez (ASAMI; MUNDREE; WILLIAMS, 2018). Na 
literatura, para o gênero Selaginella, já são reportadas como plantas de ressurreição as espécies: 
Selaginella lepidophylla encontrada no deserto de Chihuahua no México (ITURRIAGA; 
CUSHMAN; CUSHMAN, 2006), Selaginella tamariscina e Selaginella bryopteris distribuídas 
principalmente em países asiáticos como China e Índia, crescendo preferencialmente sobre 
pedras e encostas (LIU; CHIEN; LIN, 2008; PANDEY et al., 2010), e as de ocorrência na 
Caatinga: Selaginella convoluta e Selaginella sellowii (XAVIER, BARROS, SANTIAGO, 
2012). 
 Grande diversidade de produtos naturais provenientes deste gênero é reportada, 
evidenciando importantes atividades farmacológicas, sendo a investigação de seus produtos 
naturais de grande interesse dada a necessidade de novas terapias para doenças muito discutidas 
na atualidade. Dentre eles, ocorrem flavonoides, alcaloides, terpenoides, lignanas dentre outros, 
sendo de importante ressalva a ocorrência de um grupo exclusivo de metabólitos, ainda pouco 
estudados, denominados selaginelinas (WENG; NOEL, 2013). Estas foram reportadas 
24 
 
primeiramente em Selaginella sinensis e são classificadas como pigmentos; entretanto, sabe-se 
que possuem atividades que vão desde anti-proliferação celular à neuroproteção, mas pouco se 
investiga a respeito de suas funções em Selaginella spp. (WENG; NOEL, 2013; ZHANG et al., 
2007). Estes compostos ocorrem de maneira restrita na célula vegetal, o que é um limitante ao 
se considerar as perspectivas de obtenção e aplicação, o que impulsiona o aperfeiçoamento de 
técnicas, bem como inserção de metodologias que busquem compreender de maneira integral o 
metabolismo vegetal. 
A modernização da fitoquímica segue nesta tendência de compreensão global 
metabólica ao passo dos avanços proporcionados pela denominada era pós-genômica. A 
associação de técnicas instrumentais à ferramentas bioinformáticas permitiram maiores avanços 
na compreensão da fisiologia vegetal, bem como das matrizes químicas altamente complexas 
obtidas destes espécimes (JOHN T. ROMEO, 2002). Estas ferramentas hoje constituem uma 
abordagem científica conhecida como “ômica’’, cujo intuito é se basear no fluxo da informação 
genética a fim de compreender e integrar a rede de interações simultâneas que ocorrem em um 
organismo (FUKUSHIMA et al., 2009). A genômica envolve o estudo total de genes em um 
organismo (CAMPOS-DE QUIROZ, 2002), enquanto ao nível de RNA têm-se a 
transcriptômica (IMADI et al., 2015), e, na etapa traducional deste percurso, a proteômica 
(UHRIG; MOORHEAD, 2013). Há ainda a investigação das moléculas que são fruto destas 
etapas primordiais do metabolismo, caracterizando neste contexto a glicômica e a lipidômica, 
e relativo à prospecção total de metabólitos de um organismo têm-se a metabolômica (PILON 
et al., 2020), área que revolucionou a fitoquímica clássica ao ampliar a possibilidade de 
descoberta química em extratos vegetais pela contribuição da bioinformática. Vale ressaltar que 
em substituição a técnicas mais antigas, estas metodologias possuem forte influência de 
conscientização ecológica ao reduzirem significativamente a utilização de solventes orgânicos, 
atendendo assim aos princípios da química verde e promovendo a sustentabilidade científica. 
Ainda, elas buscam possibilitar a compreensão das plantas enquanto organismos interativos em 
seu habitat natural, revelando sofisticados mecanismos fisiológicos até então desconhecidos. 
Diante deste cenário, novos desafios são impostos, dada a massiva geração de dados e 
por consequência de entraves metodológicos que induzem uma baixa qualidade na anotação de 
genomas, especialmente no caso de plantas não modelo. Com isto, se estabelece a abordagem 
multi-ômica na biologia de sistemas, onde ao correlacionar informações de duas ou mais 
ômicas, é possívelinferir respostas menos pontuais e mais amplas tendo em vista esta enorme 
25 
 
rede de interações que é o metabolismo. Assim, essa abordagem requer conhecimento 
transdisciplinar, desde a biologia do vegetal até a prospecção, obtenção e aplicação de 
moléculas bioativas (JAMIL et al., 2020). 
 O Brasil abriga uma das maiores biodiversidades florísticas do planeta Terra, o que 
caracteriza um importante potencial para a bioprospecção de produtos naturais. Esta 
biodiversidade está alocada em 6 grandes biomas que caracterizam bem as condições 
geoclimáticas do país (IBGE, 2019). No Nordeste, região onde se concentra a formação 
fitogeográfica Caatinga, há predominância de clima semiárido, sendo sua vegetação altamente 
adaptada para sobrevivência neste ambiente de pouca oferta hídrica e alta incidência de radiação 
solar (DE ALBUQUERQUE et al., 2012). Nele, está inserida a licófita Selaginella convoluta, 
popularmente conhecida como ‘’Mão fechada’’, utilizada na medicina popular da região (SÁ 
et al., 2012). As condições edafoclimáticas ímpares podem atuar como prováveis eliciadores na 
produção de moléculas bioativas, sendo instigante as questões científicas que se abrem ao 
procurar compreender quais desses fatores contribuem efetivamente para um aumento 
significativo de moléculas bioativas e de que forma isso ocorre. 
 Desta forma, o presente trabalho busca, auxiliado por ferramentas de abordagem ômica, 
observar possíveis mecanismos moleculares utilizados pela espécie Selaginella convoluta para 
tolerar a dessecação em seu ambiente natural da Caatinga. Serão abordados dados de proteoma 
obtidos de plantas coletadas dessecadas em ambiente natural e hidratadas em laboratório com 
interesse em mapear as proteínas e principais rotas metabólicas envolvidas ao comparar duas 
partes da planta (partes aéreas e raízes). 
 
 
26 
 
2 REFERENCIAL TEÓRICO 
2.1 Licófitas, o gênero Selaginella e a espécie S. convoluta 
 A vascularização é um traço evolutivo vegetal que remonta aos primórdios do período 
Devoniano (350 – 400 milhões de anos atrás) e foi essencial para o surgimento das primeiras 
linhagens de plantas terrestres (CASCALES-MIÑANA et al., 2019). Algumas das espécies 
deste período que perduram até os dias atuais compõem um grupo pequeno de plantas 
denominadas Licófitas. Por datarem de períodos remotos e conservarem as características 
primitivas de seus ancestrais, estas espécies são modelos em evolução vegetal, além de serem 
reconhecidas por povoarem ambientes que vão de desérticos a árticos (SPENCER; NEMEC 
VENZA; HARRISON, 2020). 
Dentre as Licófitas, as da classe Lycopodiopsida ainda existentes se agrupam em três 
principais famílias: Lycopodiaceae, Isoetaceae e Selaginellaceae (BANKS, 2009). Esta última 
compreende o gênero Selaginella, com distribuição cosmopolita, ocorrendo em todos os 
continentes exceto Antártica (ZHOU; ZHANG, 2015). É perceptível a diferença morfológica 
entre as espécies e dadas as semelhanças observadas entre algumas destas, os autores costumam 
agrupá-las em subgêneros. De modo geral, são plantas de pequeno porte, que demonstram 
diversos padrões de crescimento (rasteiro, trepador, em forma de roseta) se estabelecendo 
preferencialmente em regiões rochosas. Exibem microfilos com diferentes arranjos e se 
reproduzem via propagação de esporos; uma vez que são heterosporadas, exibem tanto micro 
quanto megaesporos (ZHOU; ZHANG, 2015). 
 Valdespino (2015) aponta para a ocorrência de 86 espécies de Selaginella nativas em 
território brasileiro presentes em todas as cinco regiões do país. O mesmo autor, reportou a 
ocorrência de novas espécies sul-americanas considerando a inserção de algumas no Brasil, 
demonstrando a diversidade destas neste território (VALDESPINO, 2020). Na Caatinga são 
encontradas quatro espécies nativas: S. erythropus, S. simplex, S. sellowii e S. convoluta (Flora 
do Brasil, 2020). 
Selaginella convoluta é uma planta herbácea, terrícola, rupícola que apresenta 
microfilos ovados e lanceolados (Figura 1–A), conformação em roseta, mede cerca de 5-10 cm 
de largura e em média 3 cm de altura (Figura 1 - B) (Flora do Brasil, 2020). Encontra-se 
distribuída em todas as regiões do país, exceto norte, sendo amplamente distribuída no bioma 
Caatinga, ocorrendo em todos os estados da região nordeste, com exceção do Maranhão (Flora 
do Brasil 2020). Tem como sinonímia Lycopodium convolutum e é conhecida em âmbito 
popular como ‘’Mão-Fechada’’ e ‘’Mão-de-Sapo’’ sendo estas nomenclaturas oriundas da 
27 
 
característica morfológica que apresenta ao estabelecer um estado de dessecação, enrolando 
seus microfilos e se arranjando em uma estrutura que se assemelha a um punho (Figura 1 - D) 
(Flora do Brasil, 2020). 
 
Na etnofarmacologia se relata o uso da espécie como analgésico, anti-inflamatório, 
antidepressivo, afrodisíaco, diurético e em casos de amenorreia e aumento da fertilidade, bem 
como propriedades antioxidantes reportadas em estudos pré-clínicos (AGRA; FREITAS; 
BARBOSA-FILHO, 2007; DE ALBUQUERQUE et al., 2007a; GIORGETTI; NEGRI; 
RODRIGUES, 2007; SANTOS REGINALDO; DE MATOS; GIORDANI, 2020). 
Figura 1 - Selaginella convoluta e suas conformações em diferentes estados de hidratação, A- Hidratada, exibindo 
microfilos expandidos; B- Em processo de enrolamento com raízes expostas; C- Dessecada em Caatinga; D- 
Dessecada em vaso (Fonte: Elaborado pelo Autor) 
28 
 
Ademais, o extrato hidroetanólico de S. convoluta promove atividade antinociceptiva 
em camundongos, estando associada a presença de metabólitos especializados, como 
flavonoides, triterpenoides, quinonas e derivados do antraceno, relatadas na caracterização 
fitoquímica (OLIVEIRA-MACÊDO et al., 2020). Desta forma, é evidente que gênero 
Selaginella possui uma ampla diversidade de metabólitos especializados, indicando vastas 
possibilidades para aplicação destas moléculas no futuro. 
 
2.2 Produtos naturais em Selaginella spp. 
 O metabolismo dos organismos vegetais é compreendido e subdivido didaticamente em 
primário e secundário, e é neste último em que se concentram os esforços da área da química 
de produtos naturais no estudo das matrizes químicas complexas extraídas de plantas, no 
isolamento e elucidação estrutural de compostos orgânicos e na investigação das atividades 
farmacológicas exibidas por estes (THOMFORD et al., 2018). Neste sentido, a descoberta de 
novos fármacos e moléculas bioativas ainda mantém como sua principal fonte a química de 
produtos naturais e dentro do grupo botânico neste escopo, é perceptível que as iniciativas se 
concentram principalmente em espécies de angiospermas (CAO et al., 2017a; NEWMAN; 
CRAGG, 2020). Contudo, apesar da menor diversidade em comparação às angiospermas, o 
potencial bioativo das pteridófitas é bastante reconhecido, uma vez que o uso popular destas é 
comumente observado, bem como são reportadas moléculas únicas que compõem uma 
importante quimiodiversidade exibida por tais espécies (BASKARAN et al., 2018; CAO et al., 
2017a). 
 Existem diversas classes de metabólitos especializados, podendo estas serem resumidas 
em três principais: 1) compostos nitrogenados/sulfurados (ex: alcaloides e glicosinolatos), 2) 
polifenois (ex: fenilpropanoides) e 3) derivados isoprenoides/terpenoides (ex: terpenos) (ERB; 
KLIEBENSTEIN, 2020). A construção destas moléculas toma como substrato produtos 
oriundos do metabolismo primário; o esquema apresentado na figura 2 sumariza as principais 
vias de geração de metabólitos secundários em plantas (HABTEMARIAM, 2019). 
Compreender estas vias é essencial do ponto de vista interventivo, uma vez que a produção de 
maneira escalável e sustentável são desafios, tornando interessante o uso de ferramentas como 
a biologia sintética para produção desses metabólitos, como por exemplo a expressão 
heteróloga em microorganismos, ou para facilitação em processo de semi-síntese e síntese 
(PYNE; NARCROSS;MARTIN, 2019; SONG et al., 2014). 
29 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
As licófitas do gênero Selaginella há muito instigam a busca por produtos naturais tendo 
em vista os primeiros relatos quanto a produção pronunciada de alcaloides simples e 
biflavonoides, característicos das plantas vasculares (LI; TANG; YIN, 2020). Contudo, isto se 
intensificou a partir de 2007 com o isolamento e elucidação estrutural de um pigmento da 
espécie Selaginella sinensis, que viria a ser reconhecido como exclusivo ao gênero, denominado 
selaginelina (ZHANG et al., 2007). Estas são moléculas pouco usuais do ponto de vista químico 
e muito importantes ao contemplarem diversas e importantes atividade biológicas. 
 
2.2.1 Selaginelinas: Estrutura, Isolamento, Atividade biológica e propostas de biossíntese 
 Pigmentos vegetais possuem inúmeras funções na fisiologia da planta que 
compreendem desde a reprodução até a proteção, sendo importantes neste contexto as classes 
de antocianinas, xantofilas e fotorreceptores (fitocromos, criptocromos e fototropinas) 
(RICHTER; HÄDER, 2018). No caso das Selaginella spp., a produção exclusiva das 
selaginelinas levanta questões sobre a sua função na fisiologia destas plantas, incluindo seu 
Figura 2 - Esquema de geração das principais classes de metabólitos secundários de 
plantas a partir de vias metabólicas basais (Fonte: Adaptadado de Habtemariam et al. 
2019) 
30 
 
papel na fotoproteção, e intriga quanto às suas características biossintéticas, apresentando traços 
incomuns em seus esqueletos carbônicos em comparação a outros compostos já identificados 
em plantas. 
 As selaginelinas foram primeiramente definidas como polifenois, análogos ao taxol 
(Taxus brevifolia) que, em função da mudança de coloração exibida de acordo com flutuações 
no pH em que se encontram, exerceriam uma modulação na absorção de radiação UV, atuando 
assim como um pigmento ‘’modulável’’ (WENG; NOEL, 2013). Li e colaboradores (2020) 
compilaram as informações acerca desta classe de moléculas e organizaram divergências 
quanto à nomenclatura e propriedades estereoquímicas apresentadas em trabalhos ao longo da 
identificação dos diversos análogos. Já se contabiliza mais de 110 selaginelinas, entre derivados 
naturais e sintéticos, sendo a primeira identificada a representante homônima à classe (LI; 
TANG; YIN, 2020; ZHANG et al., 2007). As subsequentes foram nomeadas conforme a ordem 
alfabética, e também novos núcleos estruturais e modelos de substituição vieram a ser 
identificados, o que incluiu à classe as selaginpulvilinas (LIU et al., 2014), selariscinas (WOO 
et al., 2019), selariscininas (NGUYEN et al., 2015a), selafeninas (WANG et al., 2018), 
selaginisoquinolina (CAO et al., 2015), selagintamargilina (YAO et al., 2017) e 
isoselagintamargilina (ZHU et al., 2019). Vale ressaltar também, a ocorrência destas moléculas 
em forma dimérica, encontrados dímeros do estereoisômero R da primeira selaginelina 
identificada, sendo uma proposta para a ocorrência nesta conformação, a ligação tipo éter 
estabelecida via reação de desidratação das hidroxilas, presentes em C-34, C-10 (para formação 
da diselaginelina A (28) – Figura 3) e C-30 (para formação da diselaginelina B (29) – Figura 3) 
(CAO et al., 2017b). 
Os análogos identificados até o momento compõem quatro grupos de selaginelinas, os 
grupos A e B, como moléculas inteiramente formadas, e os grupos C e D enquanto precursores 
na via biossintética das moléculas que compõem o grupo A (LI; TANG; YIN, 2020). As 
selaginelinas do grupo A, incluída neste a primeira selaginelina (1) descrita identificada em 
mistura racêmica no extrato acetônico de Selaginella sinensis exibe as porções metídeo p-
quinona, o que confere tautomerismo à molécula, e uma ligação acetileno, considerados 
achados incomuns (ZHANG et al., 2007). Suas características estereoisoméricas representam 
um fator desafiante quanto à elucidação de suas estruturas, porém, estas propriedades 
contribuem para a diversidade estrutural e versatilidade de atividades biológicas apresentadas 
por estas moléculas (LI; TANG; YIN, 2020). 
 
 
31 
 
 
Figura 3 - Selaginelinas pertencentes ao grupo A proposto por Li 2020 (Fonte: Adaptado de Li et al. 2020) 
32 
 
 
Por meio de técnicas como ressonância magnética nuclear (1D e 2D), espectrometria de 
massas, cristalografia de raio X e a correlação heteronuclear de múltiplas ligações, foram 
elucidadas as estruturas das selaginelinas A (2), B (3) e C (4) (CHENG et al., 2008; TAN et al., 
2009). Por outro lado, na espécie Selaginella pulvinata, os análogos D (5), E (6) e F (7) foram 
identificados e apresentaram potencial antimicrobiano, essencialmente o análogo D, quando 
usado frente ao modelo de Candida albicans (CAO et al., 2010a). 
 Ainda pelo grupo de Cao (2010b), e continuando as investigações em Selaginella 
pulvinata, os análogos G (18) e H (59) foram elucidados, sendo estes os primeiros que diferem 
33 
 
estruturalmente das anteriormente reportadas ao não exibirem a porção metídeo de p-quinona e 
ligação acetileno, em especial o análogo H, primeiro representante do grupo D proposto por Li, 
que apresenta em sua estrutura um anel gama-lactônico (LI; TANG; YIN, 2020). Juntamente a 
esta identificação, pesquisou-se o potencial antimicrobiano destas moléculas, reportando boa 
atividade contra o fungo C. albicans do análogo G (18) (CAO et al., 2010b). Posteriormente, e 
agora sendo utilizada a espécie Selaginella tamariscina, Xu e colaboradores (2011a, 2011b, 
2011c) elucidaram as estruturas das selaginelinas I (8), J (9), K (53), L (54) e M (10), incluindo 
aos métodos de isolamento a cromatografia líquida de alta eficiência, sendo os análogos K e L 
pertencentes ao grupo C (Figura 5). 
 Zhang (2012a) ao reportar dois novos análogos nomeou um destes como selaginelina 
M, que por já ter sido anteriormente utilizada por Xu, foi renomeada por Li como 10-O-
metilselaginelina (11) (LI; TANG; YIN, 2020). Os análogos identificados por Zhang (N (12) e 
10-O-metilselaginelina (11)) foram testados quanto a atividade citotóxica em linhagens de 
células (Hela, U251e MCF-7) onde ambas as moléculas exibiram um potencial antiproliferativo 
significativo, em especial a 10-O-metilselaginelina frente a células Hela (ZHANG et al., 
2012a). 
Com o conhecimento das estruturas isoladas até então, a primeira proposta de rota 
biossintética foi delineada por Shi et al. (2012), ao reconhecer as selaginelinas como 
policetídeos construídos a partir da condensação de quatro unidades de malonil-CoA por uma 
provável policetídeo sintase tipo III (PKS III) para formação do ácido orselínico, primeiro 
precursor da rota. Na época, não havia evidências da atuação desta enzima na formação do 
ácido orselínico em rotas de metabólitos secundários de planta. Contudo, e com a popularização 
de métodos em biologia molecular na área de produtos naturais, Taura (2016) contestou por 
RT-PCR o envolvimento de uma isoforma da PKS III na formação do ácido orselínico para 
construção de sesquiterpenos da espécie Rhododendron dauricum, no entanto, pela junção de 
três unidade de malonil-CoA e uma de acetil-CoA. Assim, o ácido orselínico viria então a 
formar o anel A da estrutura básica das selaginelinas (Figura 3), este provavelmente reagiria 
com um radical 2,5-ciclohexadienona para formação de um primeiro intermediário que seria o 
constituinte básico para formação de todas as selaginelinas por conseguintes reações 
principalmente de oxirredução, adição nucleofílica e desidratação (SHI et al., 2012). 
Ainda em 2012, Yang e colaboradores identificaram o análogo O (13) juntamente com 
outras selaginelinas descritas previamente, analisando assim como Zhang o potencial citotóxico 
destas moléculas e incluindo a pesquisa de suas propriedades redutoras, reportando atividade 
antiproliferativa e antioxidante do novo análogo (YANG et al., 2012).Dentre outros achados 
34 
 
importantes destaca-se a neuroproteção, pesquisada in vitro em modelos de neurotoxicidade 
induzida por glutamato e altos níveis de glicose, onde tais resultados apontam o potencial destas 
moléculas com enfoque nas doenças neurodegenerativas (WANG et al., 2010a; ZHANG et al., 
2012b). 
Em 2014, quatro selaginpulvilinas (A - 32, B - 33, C- 34, e D- 35) (Figura 4) foram 
apresentadas por Liu e colaboradores (2014), sendo estas as principais representantes do grupo 
B proposto pela revisão de Li (2020), observando nestes novos análogos uma notória atividade 
inibitória da enzima fosfodiesterase-4 (PDE-4), prospectando-os enquanto ótimas alternativas 
frente a manifestações inflamatórias ligadas a esta enzima. Diferindo das moléculas reportadas 
anteriormente, as selaginpulvilinas possuem um anel de cinco membros unindo os anéis A e E 
da estrutura básica das selaginelinas, caracterizando um núcleo molecular do tipo fluoreno, 
sendo proposto para o estabelecimento desta estrutura o ataque nucleofílico intramolecular em 
C7 do composto 1 (Figura 3), confirmado usando-se o seu racemato metoxilado em condições 
ácidas (LIU et al., 2014). 
Em 2015 são elucidadas as estruturas das selaginelinas P (14), Q (15) e R (16) da espécie 
S. pulvinata, juntamente com um análogo possuidor de um anel isoquinolínico que recebeu a 
denominação selaginisoquinolina (19), sendo também pesquisadas a atividade citotóxica, 
evidenciada de forma moderada em relação ao análogo P, e antifúngica, atestada por parte de 
todas as moléculas em questão (CAO et al., 2015). O mesmo grupo ainda introduziu a estrutura 
do derivado S (57) em estudos com a mesma espécie, esta pertencente ao grupo C proposto por 
Li, considerado um intermediário chave para biossíntese dos demais análogos (CAO; WU; 
DUAN, 2015). Xu (2015) reportou dois análogos de esqueleto tipo C nomeando-os 
selaginelinas P e Q, porém por serem nomenclaturas já usadas por Cao, Li (2020) as renomeou 
como selaginelinas Y (55) e Z (56). Ainda neste mesmo ano Nguyen e colaboradores (2015a, 
2015b) incluíram à classe as selariscininas A (20), B (24) C (25) e D (58), sendo a selariscinina 
A o enantiômero S da primeira sealginellina identificada (1), as selariscininas B e C, análogos 
sem a porção p-quinona metído por apresentarem uma hidroxila adicional em C7, e a 
selariscinina D mais um análogo pertencente ao grupo C, considerado um precursor da 
selaginelina S. Para estas moléculas, foi pesquisada a atividade antidiabética, observando uma 
potente inibição na recaptação de glicose em adipócitos de linhagem 3T3-L1, chegando a escala 
μM, sendo comprovado um efeito inibitório sobre a enzima tirosina fosfatase 1B (PTP1B), um 
importante alvo na fisiopatologia do diabetes tipo II (NGUYEN et al., 2015a, 2015b). 
 
35 
 
 
Figura 4 - Selaginelinas pertencentes ao grupo B proposto por Li 2020 (Fonte: Adaptado de Li et al. 2020) 
36 
 
 
Entretanto, Li (2020) pontuou uma série de divergências em relação ao isolamento e 
elucidação estrutural destes novos análogos apresentados por Nguyen, questionando a 
discordância dos dados de RMN entre os compostos 20 e 1, e a rotação específica exibida por 
24 e 25 quando estes não apresentariam quiralidade axial. 
Tendo em vista a notável atividade inibitória da PDE-4 exibida pelas selaginpulvilinas, 
seis novas são apresentadas em 2017, as selaginpulvilinas E – J (32, 37-41), observando nestas, 
ótima atividade inibitória sobre a mesma enzima, realizando ainda neste mesmo estudo, a 
proposta de síntese dos análogos A – F (32 - 37), usando como principal mecanismo entre os 
passos as reações de Friedel-Crafts (ZHANG et al., 2017). Logo em seguida, as 
selaginpulvilinas K (42) e L (43) foram identificadas por Huang e colaboradores (2017), 
também sendo pesquisada a atividade sobre a enzima PDE-4, também obtendo uma potente 
atividade inibitória sobre esta e consolidando o grupo B das selaginelinas como excelente em 
candidatos ao tratamento de doenças como a artrite psoriática e a doença pulmonar obstrutiva 
crônica. Yao et al. (2017) incluiu à classe a selagitarmargilina A (26), esta possuidora de um 
anel benzopirano em sua estrutura, sendo proposta a formação desta a partir da selaginelina O 
(13), por meio de uma oxidação seguida de hidratação, destituindo a porção p-quinona metídeo 
e possibilitando a ciclização pelo ataque nucleofílico em C27. Assim como as selaginpulvilinas 
Figura 5 - Selaginelinas pertencentes aos grupos C e D propostos por Li 2020 (Fonte: Adaptado de Li et al. 2020) 
37 
 
reportadas anteriormente, a selagintamargilina A exibiu uma potente inibição da enzima 
fosfodiesterase-4, bem como foi avaliada quanto à inibição da polimerização da tubulina, 
demonstrando boa performance em comparação à citostáticos como o paclitaxel e a 
combrestatina (YAO et al., 2017). 
Ainda foram apresentadas as estruturas das selaginelinas T (21), U (22), V (23), W (17) 
e X (27) (LE et al., 2017; ZHU et al., 2017). O análogo T (21), bem como as selariscininas 
anteriormente reportadas, exibiu atividade inibitória sobre a enzima PTP1B, enquanto o 
docking molecular de U (22) e W (17), sugeriu uma competição mista na inibição do sítio ativo 
enzimático, incluindo estas também como boas candidatas a novos agentes antidiabéticos (LE 
et al., 2017). A selaginelina X (27) destaca-se em relação às anteriormente identificadas por 
apresentar um anel piranona onde se arranjaria a ligação acetileno, esta foi renomeada por Li 
(2020) ao repetir a denominação selaginelina U usada por Le (2017). Ainda neste artigo, outra 
selaginelina de anel gama-lactônico teve sua estrutura elucidada, contudo, por repetir a 
nomenclatura do composto 21, esta foi renomeada por Li (2020) como Deidroximetil 
selaginelina H (60) (ZHU et al., 2017). Vale ressaltar também que neste trabalho, foram isoladas 
algumas selaginelinas já reportadas anteriormente, onde se pesquisou a atividade inibitória da 
enzima beta secretase 1 (BACE1), sabidamente atuante na fisiopatologia da doença de 
Alzheimer, observando-se boa atividade inibitória dos análogos 1, 3 e 13 (ZHU et al., 2017). 
Wang e colaboradores (2018) em pesquisa na espécie S. tamariscina, identificaram 
novos polifenóis, incluindo a classe das selaginelinas a selafenina C (61), mais um derivado 
gama-lactônico, que dada a ausência de um anel D, pode se enquadrar nos grupos C e D segundo 
a classificação proposta por Li (LI; TANG; YIN, 2020). 2019 marca a inserção de técnicas de 
bioinformática baseadas em desreplicação no estudo das selaginelinas. Por uso do Molecular 
Networking, Woo et al. (2019) elucidaram as estruturas de duas novas selaginelinas do tipo 
delta-lactônicas, sendo denominadas selariscinas A (30) e B (31), além de oito novas 
selaginpulvilinas M – T (45 – 52). Tendo em vista os artigos anteriores, a atividade inibitória 
da PDE-4 também foi investigada para estes novos análogos, aliada a esta pesquisa o docking 
molecular, sendo obtidos resultados de inibição, inclusive pela selariscina A (30), o que 
contribuiu com hipóteses acerca da relação estrutura/atividade na inibição da enzima em 
questão (WOO et al., 2019). Zhu (2019) identificou o derivado isoselagintamargilina A (44), 
possuidor de um anel benzofurano, para o qual é proposta a possível formação a partir de uma 
ciclização intramolecular na estrutura da selaginelina J. Recentemente, derivados naturais das 
selaginelinas foram identificados em Selaginella convoluta por Molecular Networking e 
consistem em duas formas 29-hidroxiladas das selaginelinas A e O, e o composto 4- {[2 - (4-
38 
 
hidroxifenil) - 6 - [2 - (4 - hidroxifenil) etinil] fenil] (4 - oxociclohexa -2,5 - dieno - 1 - ilideno) 
metil} benzaldeído (Figura 6) (REGINALDO et al., 2021). 
 
Li compilou estes achados propondo uma possível rota de biossíntese das selaginelinas 
(Esquemas 1 e 2 – Figuras 7 e 8) que integram os quatro gruposelencados por ele em sua 
revisão (LI; TANG; YIN, 2020). Esta teria início na junção de 3 unidades de malonil-CoA e 
uma de acetil-CoA por intermédio de uma enzima do tipo policetídeo sintase tipo III na 
formação do ácido orselínico, primeiro intermediário na rota, assim como proposto por Shi et 
al. (2012). Este então seria oxidado, permitindo o ataque nucleofílico no carbono 5 do ácido 
orselínico pelo ânion 2,5-ciclohexadienona para estruturação de um intermediário (62) com 
padrão de substituição chave para a construção das demais selaginelinas (LI; TANG; YIN, 
2020). Caso este (62) venha a passar por etapas subsequentes de oxidação e redução, a fim de 
destituição das hidroxilas em C2 e C4 e substituição do grupamento metil pela função aldeído 
em C6, seguintes reações de oxidação, adição nucleofílica e lactonização dão origem aos 
análogos pertencentes ao grupo D (Esquema 1). No entanto, passando 62 por redução a fim de 
formar o carbocátion da função ácido carboxílico da estrutura, permitiria uma condensação de 
benjoim com um p-hidroxi benzaldeído (que segundo a proposta de Shi (2012) seria alcançada 
por uma provável cetolase) formando um intermediário diol vicinal, que após desidratação, 
estabeleceria a formação da selaginelina L (54), primeiro análogo pertencente ao grupo C 
(Esquema 1) (LI; TANG; YIN, 2020). Esta, a depender de reações subsequentes (oxidação, 
redução, metilação, des/hidratação) daria origem aos demais intermediários do grupo C (por 
exemplo, 53 e 55), em especial caso haja além das reações anteriormente citadas o acoplamento 
do ânion 2,5-ciclohexanona, sendo formada a selaginelina S (57) (Esquema 1), que de acordo 
Figura 6 - Selaginelinas identificadas em Selaginella convoluta (Fonte: Adaptado de Reginaldo et al., 2021) 
39 
 
com Li é a primeira estrutura na rota de formação das selaginelinas dos grupos A e B (LI; 
TANG; YIN, 2020). 
Reagindo novamente com o radical 2,5-ciclohexadienona, a selaginelina S daria origem 
a um intermediário terc-butanol (63) que caso oxidado permitiria a ciclização intramolcelar 
formando um núcleo tipo benzopirano, sendo essa a estrutura da selagintamargilina A (26) 
(Esquema 2) (LI; TANG; YIN, 2020). Caso desidratado, 63 daria origem a selaginelina (1), que 
em pH ácido facilita o ataque eletrofílico entre C20 e C7 para formação do núcleo fluoreno das 
selaginpulvilinas, principais integrantes do grupo B, e a isoselagintamargilina A (Esquema 2) 
(LI; TANG; YIN, 2020). 
Figura 7 - Esquema 1 de formação das selaginelinas para biossíntese dos intermediários que compõem os grupos 
C e D proposto por Li 2020 (Fonte: Adaptado de Li et al. 2020) 
40 
 
 
Figura 8 - Esquema 2 de formação das selaginelinas para biossíntese dos intermediários que compõem os grupos 
A e B proposto por Li 2020 (Fonte: Adaptado de Li et al. 2020) 
41 
 
 
A depender do modo de substituição de 1, as demais selaginelinas identificadas se 
estabeleceriam, e aqui Li elenca a selaginelina O (13) como intermediário importante na 
formação da selaginlisoquinolina (19) e selaginelina X (27), pela transaminação de 13 e 
seguintes, oxidação e adição cíclica intramolecular, e da ciclização intramolecular 
respectivamente (Esquema 2) (LI; TANG; YIN, 2020). Li ainda propõe que 27 é o precursor 
da selariscina A (30), após adição nucleofílica intramolecular e metilação das hidroxilas livres 
em C1 e C10. Concluindo, a proposta que possibilita a ocorrência dos diversos esqueletos 
carbônicos estabelecidos, a formação da selaginelina G (18) se daria pela hidratação da 
selaginelina A (2) e destituição da ligação acetileno pela inserção de uma hidroxila em C27, 
formando uma molécula interconversível em equilíbrio com a selaginelina G (LI; TANG; YIN, 
2020). 
 Considerando o exposto até o momento, verifica-se que as possíveis reações químicas 
envolvidas na biossíntese de selaginelinas estão mapeadas e vem sendo estudadas 
extensivamente. Entretanto, poucos esforços são feitos no sentido de compreender e comprovar 
por ferramentas ômicas quais os genes e enzimas estão envolvidos nesses processos na planta. 
Visando contribuir com informações acerca da biossíntese destas moléculas, o proteoma de 
Selaginella convoluta (seca/irrigada em raiz/partes aéreas) potencialmente contribui na 
identificação de enzimas que possam atuar na rota de biossíntese destes metabólitos, que, 
aliadas a técnicas de eliciação, podem fornecer a compreensão para promoção de intervenções 
biotecnológicas visando a produção sustentável e escalonável destes. 
 
2.2.2 Alcaloides de Selaginella spp. 
 Alcaloides são metabólitos secundários organocíclicos que possuem essencialmente o 
átomo de nitrogênio em suas estruturas (FACCHINI, 2001). A depender da origem biossintética 
do seu átomo de nitrogênio, são classificados enquanto: alcaloides verdadeiros ao derivarem de 
aminoácidos possuindo um heterociclo nitrogenado (Ex: Nicotina), protoalcaloides caso 
advenha de aminoácidos contudo não possuam um heterociclo nitrogenado (Ex: Efedrina) e 
pseudoalcaloides quando não são originários de aminoácidos (Ex: Metilxantinas) (CASCIARO 
42 
 
et al., 2020). Compõem uma das principais classes em termos de fármacos oriundos de fonte 
natural utilizados na terapêutica e atualmente se destacam neste sentido os analgésicos opioides 
e anestésicos locais, drogas com atividade sobre o sistema nervoso autônomo como a atropina 
e a escopolamina, bem como antitumorais de importante relevância tais como o taxol e a 
vimblastina (DEBNATH et al., 2018). 
No gênero Selaginella, esta classe ficou representada ao passo dos primeiros alcaloides 
identificados em espécies do gênero, principalmente por moléculas estruturalmente simples 
sendo ressaltados os derivados da N-metiltiramina, como por exemplo a hordenina, e os 
alcaloides hidroxicinamoil poliamínicos como a paucina (Figura 9) (WENG; NOEL, 2013). 
Wang e colaboradores (2009) realizaram o isolamento e elucidação de oito alcaloides 
pirrolidinoindólicos da espécie Selaginella moellendorffii que dadas as atividades reportadas 
em outros alcaloides pertencentes à classe foram testados quanto a seus potenciais 
antibacteriano, citotóxico e inibitório sobre a enzima acetilcolinesterase. O mesmo grupo em 
2016 veio a identificar uma potente atividade anti-agregante plaquetária do alcaloide 
pirrolidinoindólico identificado previamente denominado ácido selaginélico (Figura 9) (SU et 
al., 2016). No mesmo ano, foi evidenciada uma atividade antifúngica para fração enriquecida 
em alcaloides de Selaginella convoluta (isolada por extração em fase sólida catiônica) frente a 
cepas de Candida krusei e Cryptococcus neoformans (SANTOS REGINALDO, 2016). Neste 
estudo, a investigação fitoquímica de S. convoluta em diferentes estados de irrigação levou à 
identificação do alcaloide de núcelo piridínico anabasina (SANTOS REGINALDO et al., 
2021). 
 
Os alcaloides de núcleo piridínico possuem distribuição restrita a algumas espécies, em 
especial as que compõem o genêro Nicotiana, e postula-se que são oriundos dos aminoácidos 
lisina, arginina e ornitina, e de produtos do metabolismo da nicotinamida adenina dinucleotídeo 
(NAD), tendo como principais precursores em sua via de formação o cátion 1-metilpirrolinium, 
Figura 9 - Alcaloides encontrados no gênero Selaginella. Da esquerda para a direita: Hordenina, Paucina, Ácido 
selaginélico e Anabasina (Fonte: Elaborado pelo autor). 
43 
 
o nicotinato e a piperidina (ASHIHARA; LUDWIG; CROZIER, 2020). A anabasina é 
constituída após a junção de dois heterociclos nitrogenados, um piridínico e outro piperidínico 
(Figura 10) (BUNSUPA et al., 2014). O anel piperidínico é formado a partir da lisina, que sofre 
descarboxilação pela enzima lisina descarboxilase originando a diamina cadaverina 
(ASHIHARA; LUDWIG; CROZIER, 2020; BUNSUPA et al., 2014). Esta por sua vez sofre 
ação de uma provável amina oxidase para formação do intermediário5-aminopentanal que de 
forma espontânea gera a Δ¹-piperidina (BUNSUPA et al., 2014; SHOJI; HASHIMOTO, 2011). 
 
Figura 10 - Esquema de biossíntese da Anabasina. Setas tracejadas representam etapas reacionais ainda não 
elucidadas. Intermediários representados por siglas: NaMn – Ácido nicotínico mononucleotídeo; NaAD – Ácido 
nicotínico adenina dinucleotídeo; NAD – Nicotinamida adenina dinucleotídeo; NMN – Nicotinamida 
monocucleotídeo; NR – Nicotinamida ribosídeo (Fonte: Elaborado pelo autor) 
44 
 
A piridinina advém do nicotinato, um produto de vias do metabolismo de nucleotídeos, 
inicialmente pela conversão do ácido aspártico sob ação da enzima aspartato oxidase no 
intermediário α-iminosuccinato (SHOJI; HASHIMOTO, 2011; ZRENNER; ASHIHARA, 
2011). Este é condensado com uma molécula de gliceraldeído-3-fosfato e ciclizado por ação da 
enzima quinolinato sintase, formando o ácido quinolínico (SHOJI; HASHIMOTO, 2011). A 
enzima quinolinato fosforibosiltransferase catalisa a conversão do ácido quinolínico em ácido 
nicotínico mononucleotídeo (NaMN), substrato para a formação da nicotinamida adenina 
dinucleotídeo (NAD), importante coenzima celular de oxirredução (SHOJI; HASHIMOTO, 
2011; ZRENNER; ASHIHARA, 2011). Ambos NaMN e NAD são intermédiários do ciclo dos 
nucleotídeos piridíncos e servem de substrato na formação do nicotinato (SHOJI; 
HASHIMOTO, 2011). Pela redução deste, há formação do 3,6-dihidronicotinato que com uma 
seguinte descarboxilação dá origem à 2,5-dihidropiridina; essa ao ser condensada com a Δ¹-
piperidina forma a anabasina, sendo estas últimas etapas reacionais ainda não totalmente 
elucidadas (ASHIHARA; LUDWIG; CROZIER, 2020). 
A anabasina é encontrada na espécie Sul-Americana Nicotiana glauca (Charuteira; 
Charuto-do-rei) e é reconhecidamente um alcaloide tóxico, dados relatos de teratogenia e 
intoxicação em mamíferos (FURER et al., 2011; MURPHY et al., 2006). Devido a este 
potencial, sua aplicação se restringe enquanto pesticida, que sendo um produto de origem 
natural, possui diversas vantagens ambientais em relação a agentes de fonte sintética 
(UJVÁRY, 2010). 
As informações conhecidas até o momento sobre alcaloides em Selaginella tanto pouco 
acrescentam em relação a esta classe em particular no gênero, quanto instigam a necessidade 
de investigação do papel destes metabólitos na fisiologia da planta, dado seus atributos 
individuais e o relato da anabasina, inédita ao grupo das licófitas, e consequentemente na 
família Selaginellaceae. Assim, são levantados diversos questionamentos a respeito da função 
deste metabólito em S. convoluta, uma vez que a espécie se encontra em ambiente semi-árido, 
diferentemente das investigadas anteriormente quanto ao perfil alcaloídico. 
 
2.2.3 Biflavonoides 
Flavonoides são metabólitos secundários pigmentantes, polifenólicos, ubíquos às 
plantas, biossintetizados a partir de intermediários das vias dos fenilpropanoides e do acetato 
em resposta a estressores tanto bióticos como abióticos, apresentando estrutura básica (C6-C3-
C6) de dois anéis aromáticos (anéis A e B) interconectados por um anel pirano (anel C) (Figura 
11) (KUMAR; PANDEY, 2013; NABAVI et al., 2020). 
45 
 
 
Originam-se dos aminoácidos fenilalanina e tirosina, que sob ação das enzimas 
fenilalanina amônia liase (PAL – EC: 4.3.1.24) e fenilalanina tirosina amônia liase (PTAL – 
Figura 11 - Esquema da biossíntese de biflavonoides sendo elencados três das principais moléculas da classe 
encontradas em espécies de Selaginella, inclusive em S. convoluta. Linhas tracejadas ilustram etapas reacionais 
ainda não elucidadas (Fonte: Elaborado pelo autor) 
46 
 
EC: 4.3.1.25) respectivamente, são convertidos em cinamato e p-cumarato (KANEHISA, 
2019). Ambos por intermédio da 4-cumarato-CoA-ligase (4CL – EC: 6.2.1.12), dão origem aos 
substratos cinamoil-CoA e p-cumaroil-CoA, que por ação da chalcona sintase (CHS – 2.3.1.74) 
formam os principais precursores para os demais compostos da classe como por exemplo a 
isoliquiritigenina, pinocembrina chalcona e naringenina chalcona (KANEHISA, 2019). 
Os flavonoides podem ser divididos em subgrupos conforme similaridade estrutural 
entre análogos, de acordo com a posição de ligação entres os anéis B e C e o nível de 
insaturações e hidroxilações do anel C, destacando-se neste sentido as flavonas, flavonois, 
flavanonas, flavanonois, flavanois, antocianidinas e chalconas (PANCHE; DIWAN; 
CHANDRA, 2016). 
Quando em dímeros, estas estruturas são denominadas biflavonoides, que podem ser 
constituídos de duas unidades flavonoídicas idênticas ou distintas (Ex: flavona-flavona, 
flavona-flavonol), conectadas por um espaçador alquílico (C-C) ou éter (C-O-C), simétrica ou 
assimetricamente (GONTIJO; DOS SANTOS; VIEGAS JR., 2016). Biflavonoides ocorrem 
amplamente em espécies do gênero Selaginella, sendo estes de grande interesse dada a ampla 
variedade de atividades biológicas identificadas (CAO et al., 2017a). Destacam-se neste sentido 
os dímeros de apigenina C-C, como a amentoflavona e a robustaflavona enquanto moléculas 
responsáveis por atividades como neuroproteção, anti-inflamação e antioxidação, e os dímeros 
de apigenina C-O-C, tendo a hinoquiflavona como um dos principais exemplos, enquanto 
potenciais antineoplásicos (GOOSSENS; GOOSSENS; BAILLY, 2021; MURALIDHARA, 
2014; YU et al., 2017). Selaginella destaca-se enquanto produtora de metabólitos conjugados, 
sendo de importante ressalva a identificação de estruturas flavonoídicas triméricas identificadas 
em Selaginella doederleinii, denominadas selagintriflavonoides, evidenciadas nestas um 
potencial anti-Alzheimer (ZOU et al., 2017). Biflavonoides são reconhecidos por exibirem ação 
fotoprotetora, e sendo dímeros flavonoídicos, possuem o dobro da ação antioxidante 
(YAMAGUCHI; KATO; DI MASCIO, 2009). A indução destes estresses na planta (luminoso, 
oxidativo) podem favorecer a produção desta classe de metabólitos, contribuindo no estudo de 
biflavonoides de S. convoluta, tanto no quesito funcional, quando ao se incrementar o 
rendimento e melhorar as suas expectativas de obtenção. 
Neste contexto, o proteoma de S. convoluta contribui enquanto ferramenta para estudo 
das características moleculares que a tornam uma espécie tolerante à dessecação, e também na 
identificação de possíveis enzimas envolvidas na biossíntese de metabólitos de interesse 
farmacêutico (selaginelinas, alcaloides e biflavonoides) a fim de compreender a construção 
destas moléculas tanto para a espécie como para o gênero. O cultivo e eliciação in vitro entra 
47 
 
como estratégia de estudo funcional de tais metabólitos, buscando analisar a produção de 
fitoalexinas e incrementar o rendimento destas moléculas, sendo esta dinâmica experimental 
um facilitador na identificação de possíveis alvos de intervenção biotecnológica na biossíntese 
e obtenção de moléculas de interesse farmacêutico em S. convoluta. 
 
2.3 Tolerância à dessecação e ressurreição em espécies vegetais 
 A água é um elemento vital para o equilíbrio e manutenção da vida dos organismos, 
uma vez que as reações bioquímicas que ocorrem nas células se desenvolvem em meio 
hidrofílico, bem como demandam este elemento para que ocorram. Logo, a deficiência hídrica 
representa um importante fator de estresse, e em se tratando de espécies vegetais, a maior 
parcela das plantas terrestres são incapazes de se desenvolverem e sobreviver sob condições 
severas de desidratação e dessecação. Vale ressaltar que a resistência à dessecação é um 
fenômeno comum a determinadas estruturas da planta, como as sementes, dentre outros 
elementos reprodutivos (KOORNNEEF; BENTSINK; HILHORST, 2002). Contudo, existe um 
grupo bastante restrito de espécies vegetais que conseguem exibir esta resistência também em 
seus tecidos vegetativos, e a este grupo é atribuído o termo ‘’planta da ressurreição’’. Estas 
conseguem atingir um estado de quiescênciaquando em situação de dessecação, semelhante ao 
observado nas sementes, e retomar sua atividade metabólica plena assim que reidratadas, 
ressurgindo mesmo após longos períodos de desidratação (BARTELS, 2005). 
Estas plantas podem ser divididas em homoioclorófilas e poiquiloclorófilas em relação 
à manutenção ou não respectivamente da atividade fotossintética bem como a produção de suas 
clorofilas durante a dessecação, onde as espécies de Selaginella que se enquadram como plantas 
da ressurreição pertencem ao grupo das homoioclorófilas (SHIVARAJ et al., 2018). 
 Há um grande interesse em compreender os mecanismos usados por essas plantas para 
expressar estas características, bem como o estudo da tolerância à dessecação em plantas de 
forma geral, especialmente no agronegócio, onde a cada dia se busca o melhoramento das 
características de tolerância à seca por parte de cultivares (VARSHNEY; TUBEROSA; 
TARDIEU, 2018). Na química de produtos naturais também se observa o imenso potencial 
apresentando por estas características onde se aponta o envolvimento de metabólitos 
especializados enquanto mecanismos de resistência ao estado de dessecação. Como exemplo, o 
acúmulo de substâncias fenólicas dentre outros antioxidantes, sendo estes metabólitos exemplos 
de importantes alvos na busca por potenciais medicamentos, o que atribui certa relevância às 
espécies da ressurreição nesta perspectiva (GECHEV et al., 2014). 
48 
 
A microfilia é reconhecidamente uma estratégia evolutiva adquirida para melhor 
adaptação a ambientes quentes e secos, traço característico no gênero Selaginella (TOLDI; 
TUBA; SCOTT, 2009). Além disto, as plantas deste gênero comumente enrolam suas partes 
aéreas quando sujeitas à desidratação na tentativa de diminuir a exposição à radiação solar, 
configurando-as em estruturas esféricas, que em alguns casos possibilitam até mesmo o 
transporte destas pelo vento em busca de suprimento hídrico em outros ambientes, sendo estas 
importantes características de adaptação morfológica ao estresse hídrico, em especial às de 
ocorrência em ambientes semiáridos e áridos (LEBKUECHER; EICKMEIER, 1993). 
 Tolerantes à dessecação ou não, sabe-se que as plantas possuem estratégias moleculares 
constitutivas, e/ou induzíveis para lidar com o estresse hídrico. Contudo, nas espécies da 
ressurreição, estas estratégias ocorrem de maneira única e notavelmente pronunciada, sendo 
características não de sobrevivência, mas sim de manutenção regular de suas estruturas. Aos 
primeiros sinais de dessecação, a planta ativa vias de sinalização mediadas por canais iônicos, 
por intermédio de segundos mensageiros como o íon cálcio, e também proteínas quinases para 
regulação de fatores de transcrição e ajustes morfológicos (GECHEV et al., 2012). Além dos 
estímulos propriamente ditos, o fitohormônio ácido abscísico (ABA) é um dos principais 
orquestradores destes eventos, bem como da sinalização abiótica de modo geral. Este é 
encarregado de modular a expressão de quinases e fosfatases em cascatas de ativação, promover 
o fechamento estomático para preservação hídrica, e recrutar elementos osmoprotetores, bem 
como algumas proteínas de resposta a estresse hídrico, tais como as responsivas à desidratação 
(DREB) e ao próprio ABA (AREB) (TAKAHASHI et al., 2018). 
Outras proteínas importantes neste contexto fazem parte do grupo das abundantes na 
embriogênese tardia (LEA), chaperonas (Proteínas de choque térmico - HSPs) e enzimas 
antioxidantes (catalases, superóxido dismutases, peroxidases), sendo de importante ressalva a 
sinalização exercida pelo estresse oxidativo na aquisição da tolerância à dessecação e 
desenvolvimento da planta. As LEA são proteínas multifuncionais, pois ocorrem em resposta 
ao estresse osmótico bem como chaperonas, uma vez que frente à situação de desidratação a 
preservação das estruturas e arquitetura celular é um fator de conflito na sobrevivência do 
organismo e manutenção da sua fisiologia, e juntamente a estas estão as HSPs que resguardam 
as estruturas proteicas da desnaturação (MERTENS; ALIYU; COWAN, 2018; PRIYA et al., 
2019). Enzimas antioxidantes são a primeira linha de defesa da célula contra o estresse 
oxidativo e, na dessecação, observa-se uma relação de incremento entre a expressão e a 
atividade destas enzimas e decréscimo da atividade fotossintética, uma vez que este processo é 
um fator de extrema contribuição na geração de espécies reativas de oxigênio (ERO) 
49 
 
(KRANNER et al., 2002). Como a maioria das Selaginelas são homoioclorófilas o seu aparato 
fotossintético é preservado na dessecação para conservar a planta num estado de prontidão para 
a ressurreição, apesar da repressão da sua taxa fotossintética. Em decorrência disto, proteínas 
responsáveis pela proteção do aparato fotossintético também são bastante reportadas neste 
contexto como por exemplo as oxygen envolving enhancer protein (OEE), early light inducible 
proteins (ELIPs), bem com as LEA, garantindo o rápido restabelecimento da fotossíntese no 
processo de ressurreição (CHALLABATHULA; ZHANG; BARTELS, 2018). 
 
Dada a diminuição da taxa fotossintética, a obtenção de energia na dessecação é outro 
aspecto importante a se discutir, e neste contexto o incremento do metabolismo de carboidratos 
representa mecanismos tanto de conservação energética como de preservação das estruturas 
frente ao estado vítreo. Ao induzir vias metabólicas energéticas alternativas, a célula vegetal 
desenvolve processos que priorizam a preservação celular em detrimento do crescimento, onde 
mecanismos como a autofagia e o metabolismo da trealose, são reconhecidamente mecanismos 
de preservação energética fundamental para as plantas tolerantes à dessecação (ASAMI; 
MUNDREE; WILLIAMS, 2018; GRIFFITHS; GAFF; NEALE, 2014). Também é evidenciado 
o acúmulo de determinados açúcares como sacarose e trealose e sua atuação enquanto 
osmoprotetores para garantia da integridade da membrana celular, além da participação destes 
carboidratos enquanto sinalizadores no processo de dessecação (GRIFFITHS; GAFF; NEALE, 
2014). Dentre outras moléculas envolvidas na osmoproteção é reportado o envolvimento do 
Figura 12- Esquema de desenvolvimento de mecanismos moleculares constitutivos e induzíveis 
para tolerância à dessecação de espécies vegetais (Fonte: Adaptado de Gechev et al. 2012) 
50 
 
aminoácido prolina enquanto osmólito, sendo evidenciado o acúmulo desta também frente a 
alta incidência de radiação UV, dentre outras situações de estresse abiótico, como salinidade e 
estresse oxidativo (LIANG et al., 2013). 
O entendimento desta rede de mecanismos, tanto morfológicos quanto moleculares, 
bem como sua integração não é uma tarefa simples, e tem sido facilitada com a evolução dos 
métodos de análise em fisiologia vegetal, sendo as ciências ômicas ferramentas que possibilitam 
a investigação destes eventos sob a perspectiva global e dinâmica que realmente representam. 
Já é usada a terminologia ‘’dessecômica’’ para se referir ao estudo de plantas tolerantes à 
dessecação por meio de técnicas ômicas, com a finalidade de elucidar seus padrões de resposta 
à dessecação (LEPRINCE; BUITINK, 2010). 
 
A geração de dados pela utilização destes métodos é vasta e neste sentido, tais 
ferramentas podem contribuir também para o estudo da biossíntese de metabólitos 
especializados, pois sua descoberta impacta diretamente na obtenção de produtos naturais, bem 
como no desenvolvimento de novos fármacos. Ferramentas ômicas, tais como a proteômica, 
Figura 13- Esquema integrativo do uso da biologia de sistemas no estudo de espécies tolerantes, podendo estes 
dados servirem para complementação de diversos estudos, inclusive o da biossíntese de metabólitos secundários 
bioativos (Fonte: Adaptado de Shivaraj et al. 2018) 
51 
 
entram neste contexto conferindo uma abordagem ampla e inovadora, possibilitando a 
descoberta de enzimas que atuem emvias de biossíntese de metabólitos especializados, 
permitindo a mínima compreensão destas rotas. Ao se associar estas informações a de outras 
técnicas ômicas, é possível inferir conclusões mais assertivas acerca das respostas encontradas 
experimentalmente. Sendo assim, cabe à integração destes achados de maneira global onde a 
tendência atual persiste em estabelecer modelos multi-ômicos de análise que acabam por 
responder tanto questões inerentes à fisiologia do vegetal, como que impactem na elucidação 
de vias de biossíntese de moléculas com alto potencial farmacológico. 
 
2.4 Ciências ômicas em produtos naturais 
 A área de produtos naturais ao longo das épocas experienciou determinadas tendências 
marcantes em termos metodológicos e, no presente momento, as atenções se voltam para uma 
palavra-chave: De-replicação. As primeiras definições conceituam a de-replicação como a 
tentativa de evitar a identificação de compostos já reportados, a fim de maximizar a descoberta 
de moléculas inéditas (LANG et al., 2008). Porém, este conceito adquiriu novas perspectivas 
sob a ótica da biologia de sistemas com a crescente inserção das ciências ômicas, como a 
metabolômica e proteômica, no contexto da química de produtos naturais, assim como a 
necessidade de melhores ferramentas no tratamento dos dados advindos destas (GAUDÊNCIO; 
PEREIRA, 2015). Técnicas espectrométricas hifenadas associadas a softwares orquestrados 
pela bioinformática permitem a interpretação e mineração de dados, o que tem melhorado a 
eficiência da descoberta de novas entidades químicas de origem natural bem como promovido 
o estabelecimento de importantes pontes multidisciplinares para a resolução de questões 
fronteiriças neste contexto multiáreas (HUBERT; NUZILLARD; RENAULT, 2017). 
 
2.4.1 Proteômica 
 A proteômica é uma ferramenta bastante usual no estudo de espécies vegetais, inclusive 
não-modelos, em análises de sinalização, desenvolvimento e observação dos mecanismos 
moleculares utilizados pelas plantas frente a seus diversos estressores ambientais (a)bióticos 
(KAUFMANN et al., 2011). A técnica possui diversas abordagens que resumidamente podem 
ser compreendidas em três etapas em comum: preparação das amostras (extração, 
fracionamento e separação das proteínas), identificação e quantificação (métodos 
espectrométricos) e análises bioinformáticas (ASLAM et al., 2017). Realizada a extração em 
condições que garantam a conservação da estrutura das proteínas, o fracionamento visa redução 
para possibilitar a leitura na etapa seguinte de identificação, sendo a separação um diferencial 
52 
 
entre abordagens, podendo esta ocorrer via eletroforese em gel, baseando-se em características 
inerentes às proteínas como tamanho, massa e carga, ou livres de gel-separação (ASLAM et al., 
2017). A identificação (que pode ser de peptídeos ou de proteínas propriamente ditas) e 
quantificação são realizadas principalmente por ferramentas instrumentais como a 
espectrometria de massas (MS) e a ionização e dessorção a laser assistida por matriz (MALDI), 
onde na quantificação podem ser requeridos métodos prévios de marcação, sendo os dados 
espectrais obtidos, usados no alinhamento e normalização em softwares específicos para 
obtenção do fingerprint proteico e organização de dados quantitativos, caracterizando assim a 
etapa bioinformática do processo (ASLAM et al., 2017). 
A depender de especificidades no modo de execução prévia à identificação das proteínas 
são estabelecidas três variantes estratégicas principais na proteômica (bottom-up, middle-down, 
top-down), relacionadas ao direcionamento do nível de complexidade do produto em análise 
(menos complexo: peptídeo; mais complexo: proteína), cada uma possuindo vantagens e 
desvantagens, cuja seleção é norteada pelo tipo de dado que se deseja obter ao final da análise 
e o dataset instrumental disponível, valendo salientar que estas podem ser usadas em associação 
(ZHANG et al., 2013). Na proteômica bottom-up (Figura 14) (em termos de complexidade do 
analito: de baixo para cima), a estratégia mais usual, as proteínas fracionadas pós-extração são 
totalmente digeridas à peptídeos (geralmente por tripsinização), que, em seguida, são 
identificados pelo emprego principalmente da cromatografia líquida acoplada à espectro de 
massas, que por tratamento bioinformático servirão para inferência proteica (MAYNE et al., 
2016). Para a middle-down (do meio para baixo), considerada uma técnica híbrida entre bottom-
up e top-down, muito usual na investigação por modificações pós-traducionais, a etapa de 
digestão utiliza proteases específicas, permitindo uma maior restrição na clivagem entre 
peptídeos, reduzindo assim a redundância dos dados nas etapas posteriores (PANDESWARI; 
SABAREESH, 2019). No caso da top-down (de cima para baixo), as proteínas não são digeridas 
prévia ou inteiramente, partindo para a etapa de identificação logo após o fracionamento, sendo 
esta estratégia interessante para a identificação de produtos de degradação e também para o 
estudo de modificações pós-traducionais (BROWN et al., 2020). 
Diante dos conceitos expostos, alguns fluxos de trabalho se destacam em estudos mais 
recentes no escopo da proteômica, tendo em vista a evolução dos métodos de análise 
espectrométricos e o desenvolvimento de novos algoritmos para o reconhecimento de padrões 
e tratamento de dados. Um claro exemplo disto é o conceito de proteômica ‘’de espingarda’’ 
(Shotgun), que ganhou bastante popularidade devido a rentabilidade e a ampla possibilidade de 
descoberta em extratos proteicos complexos advindos de uma enorme variedade de amostras 
53 
 
(GAO; YATES, 2019). O termo ‘’shotgun’’ faz referência a análise genômica shotgun, que é 
uma analogia ao padrão e dispersão de disparos aleatórios de uma espingarda na tentativa de 
garantir o acerto ao alvo, caracterizando-se pela identificação por espectrometria de massas de 
proteínas totalmente digeridas (estratégia bottom-up) e posterior confronto dos dados espectrais 
em tandem (MS2) contra sequências proteicas inferidas in sílico de um genoma de referência 
obtido em banco de dados (ZHANG et al., 2013). A etapa bioinformática é crucial para a 
obtenção dos resultados, destacando aqui o uso de algoritmos neste trabalho de correlacionar 
espectros de massa de peptídeos obtidos em análise com espectros teóricos advindos de bases 
de dados, sendo exemplos neste sentido alguns softwares como o Peaks, PAnalyzer e mais 
recentemente o Pattern Lab for proteomics (CARVALHO et al., 2016; MA et al., 2003; 
PRIETO et al., 2012). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Pattern Lab for proteomics (http://patternlabforproteomics.org) é um software gratuito 
para tratamento e análise de dados shotgun-proteomicos desenvolvida por pesquisadores da 
Fiocruz em parceria com a Universidade de Michigan, incluso aos colaboradores o principal 
desenvolvedor da proteomica shotgun John Yates (CARVALHO et al., 2016). O mecanismo 
Figura 14- Dinâmica experimental na proteômica bottom-up (Fonte: Adaptado de Zhang et al., 2013) 
54 
 
usado pelo software para inferência proteica é denominado Comet (ENG; JAHAN; 
HOOPMANN, 2013), este realiza a correlação dos peptídeos inferidos com os obtidos 
experimentalmente por espectrometria de massas em tandem ao estabelecer scores nestas 
associações para hierarquização dos peptídeos pesquisados (CARVALHO et al., 2016). A 
filtragem e organização das sequências proteicas é feita por análise estatística desempenhada 
pelo mecanismo Search Engine Processor, tendo ao fim as proteínas inferidas a partir do 
confronto com o modelo (CARVALHO et al., 2012). A versão 4.0 reuniu módulos de análise 
já disponíveis nas versões anteriores (filtragem de dados por Search Engine processor – 
SEPRO, quantificação de proteínas baseadas em métodos de marcação e label-free, dentre 
outros) bem como incrementou novos, criando uma interface prática e de