O gênero Baccharis compreende de 433 espécies, as quais estão distribuídas por todo o continente americano, tendo como hábito ervas perenes, lianas, subarbustos e pequenas árvores. A grande quantidade de espécies e a imensa variabilidade tem dificultado os pesquisadores na circunscrição taxonômica do gênero, sendo que recentemente uma nova classificação foi proposta com base em morfologia e dados moleculares. Sabe-se que dados químicos oriundos de substâncias do metabolismo secundário podem auxiliar, corroborar ou sugerir alterações na taxonomia, sendo que a metabolômica é uma ferramenta poderosa para a coleta destes dados. Dessa forma, os estudos de metabolômica não direcionada do gênero Baccharis objetivaram: determinar um método de extração eficiente e único para 306 espécimes (211 espécies distintas); realizar um estudo quimiotaxônomico para o gênero a partir de dados de LC-MS e análise multivariada; realizar triagem de espécies com potencial anti-inflamatório a partir de modelos de predição utilizando espécies de outros gêneros de Asteraceae. Os resultados dos estudos de extração mostraram que ambos os solventes etanol ou metanol em solução aquosa propiciaram uma extração eficiente de metabólitos em banho de ultrassom >= 10 min. A extração pode ser realizada na faixa de 48,3-85,8% de etanol ou acima de 67% de metanol acidificado com ácido fórmico na faixa de 0,12-0,27%. Os resultados do estudo quimiotaxônomico empregando dados de LC-MS e análise multivariada mostraram uma forte similaridade com a recente classificação taxonômica baseada em morfologia e dados moleculares. Na classificação quimiotaxônomica, 10 grupos principais foram observados, formados quase que exclusivamente por seções de subgêneros: quatro grupos formados por espécies do subgênero Baccharis, três grupos formados principalmente por espécies do subgênero Molina, dois grupos formados principalmente por espécies do subgênero Tarchonanthoides e um grupo formado por espécies do subgênero Coridifolia. Substâncias como flavonoides e diterpenos foram determinadas como discriminantes dos grupos formados. Os resultados da triagem de espécies com potencial anti-inflamatório mostraram que a partir de um bom modelo de predição obtido por OPLS-DA, com coeficientes R2X = 0,27, R2Y = 0,987 e Q2 = 0,83, foi possível predizer 30 espécies de Baccharis capazes de promover a dupla inibição das enzimas 5-LOX e COX-1 e que as substâncias correlacionadas a esta inibição são da classe dos flavonoides e fenilpropanoides. Portanto, o uso de dados de LC-MS com abordagem metabolômica não direcionada foi capaz de gerar descobertas importantes tanto para a quimiotaxonomia do gênero Baccharis, quanto na triagem de espécies com potencial anti-inflamatório. Essas descobertas poderão auxiliar tanto os taxonomistas quanto os estudos bioguiados na descoberta de novos fármacos / The genus Baccharis comprises 433 species which are widespread throughout the American continent and their habit consists of perennial herbs, lianas, sub-shrubs and small trees. The great amount of species and the enormous variability have made difficult the taxonomic circumscription of the genus. Recently, a new classification has been proposed based on morphological and molecular data. It is known that chemical data from compound of the secondary metabolism can help to corroborate or suggest alterations in the taxonomy of plants. Thus, the untargeted metabolomic studies of the genus Baccharis aimed to: determine an efficient and unique extraction method for 306 specimens (211 distinct species); to carry out a chemotaxonomic study for the genus from LC-MS data and multivariate analysis; to screen species with anti-inflammatory potential from prediction models using species from other genera of Asteraceae. The extraction results showed that both solvents ethanol or methanol in aqueous solution provided an efficient extraction of metabolites in ultrasonic bath >= 10 min. The extraction can be carried out in the range of 48.3-85.8% ethanol or above 67% in methanol acidified with formic acid in the range of 0.12-0.27%. The results of the chemotaxonomic study using LC-MS and multivariate analysis showed a strong similarity with the recent taxonomic classification based on morphology and molecular data. In the chemotaxonomic classification, 10 main groups were observed, which are formed almost exclusively by sections of the following subgenera: four groups formed by species of the subgenus Baccharis, three groups formed mainly by species of the subgenus Molina, two groups formed mainly by species of the subgenus Tarchonanthoides and one group formed by species of the subgenus Coridifolia. Substances such as flavonoids and diterpenes were determined as discriminants of the groups formed. The results of the screening of species with anti-inflammatory potential showed that from a good prediction model made by OPLS-DA with coefficients R2X = 0.27, R2Y = 0.987 and Q2 = 0.83 it was possible to predict 30 species of Baccharis able of promoting double inhibition of the 5-LOX and COX-1 enzymes and that the substances correlated to this inhibition are from the flavonoids and phenylpropanoids classes. Therefore, the use of LC-MS chemical data using a non-targeted metabolomic approach generated important discoveries both to the chemotaxonomy of the genus Baccharis and also for the screening of species with anti-inflammatory potential. These findings can help both taxonomists and bioguided studies for the discovery of new drugs

O gênero Viguiera Kunth é o maior entre os representantes da subtribo Helianthinae (tribo Heliantheae, Asteraceae). As mudanças evolutivas da tribo tem feito a reconstrução filogenética e a circunscrição do gênero tema de grande debate. Considerando-se resultados das análises filogenéticas baseadas em dados moleculares e em caracteres morfológicos, as espécies sul-americanas foram transferidas para o gênero Aldama La Llave. A fim de poder contribuir com estudos que visem dar subsídios para a classificação taxonômica de Aldama, como, por exemplo, dados químicos, bem como encontrar metabólitos bioativos, foi proposto investigar espécies de Aldama utilizando perfis metabólicos obtidos por Ultra High Performance Liquid Chromatography (UHPLC) acoplada a detector no ultravioleta (UV) e espectrometria de massas (Mass Spectrometry, MS), bem como técnicas de desreplicação e métodos de estatística multivariada, além de avaliar o potencial de inibição in vitro das enzimas cicloxigenase (COX) e lipoxigenase (LOX) de extratos. Para isso, foram coletadas 24 espécies e seus respectivos extratos foram obtidos por maceração de folhas, lavagem foliar e dissolução de tricomas glandulares. As impressões digitais obtidas por UHPLC-UV-MS revelaram substâncias como ácidos clorogênicos, flavonoides e lactonas sesquiterpênicas. Dentre os extratos estudados, 19 foram avaliados in vitro, três (15,8%) apresentaram a atividade de inibição concomitante das enzimas COX-1 (IC50 >100; 0,1 e 2,6) e 5-LOX (IC50 67,2; 36 e 4), respectivamente os de A. pilosa, A. robusta e A. trichophylla. Os dados de UHPLC-MS no modo de ionização negativo foram normalizados, combinados com os resultados dos ensaios do potencial anti-inflamatórios in vitro e analisados por Orthogonal Partial Least Square Discriminant Analysis (OPLS-DA), sendo possível obter um modelo com habilidade preditiva de validação cruzada de 66,67% (R2= 0,98 e Q2= 0,51). Os dados do modelo revelaram que os biomarcadores que exercem maior influência para que o extrato de A. robusta fosse ativo são os ácidos 3-O-E-cafeoilquínico e 3,4-dimetoxicinâmico, a rutina e a 3-O-metilquercetina. Os resultados deste trabalho auxiliarão na construção da taxonomia para o gênero Aldama. / The genus Viguiera Kunth is the largest in the subtribe Helianthinae (tribe Heliantheae, Asteraceae). Evolutionary changes of the tribe have made the phylogenetic reconstruction and the circumscription of the genus a topic of great discussion. Taking into account the results of phylogenetic analyses based on molecular data and morphological characters, the South American species of Viguiera were transferred to the genus Aldama La Llave. In order to contribute to the taxonomic classification of Aldama using chemical data, and also to search for bioactive metabolites, this study aims to investigate species of Aldama using metabolic profiles obtained by Ultra High Performance Liquid Chromatography (UHPLC) coupled to Ultraviolet detector (UV) and Mass Spectrometry (MS), extract dereplication and multivariate statistical, besides the evaluation of the potential of in vitro inhibition of the enzymes cyclooxygenase (COX) and lipoxygenase (LOX) by plant extracts. Twenty-four Aldama species were collected and their extracts were obtained by maceration, leaf rinsing and dissolution of glandular trichomes. The fingerprints obtained by UHPLC-UV-MS revealed compounds such as chlorogenic acids, flavonoids and sesquiterpene lactones. Among the extracts studied, nineteen were evaluated in vitro, three of them (15.8%) inhibited simultaneously COX-1 (IC50 > 100, 0.1 and 2.6) and 5-LOX (IC50 67.2; 36 and 4), being those from A. pilosa, A. robusta e A. trichophylla, respectively. The LC-MS data in negative ionization mode were normalized, combined with the results of the in vitro of anti-inflammatory potential and analysed by Orthogonal Partial Least Square Discriminant Analysis (OPLS-DA). It was possible to build a model with a predictive ability of cross-validation of 66.67% (R2= 0.98 and Q2= 0.51), demonstrating that the biomarkers that have the highest influence on the extract activity of A. robusta are the 3-O-E-caffeoylquinic and 3,4-dimethoxycinnamic acids, rutin and 3-O-methylquercetin. The results obtained herein are important to the taxonomy of the genus Aldama.

O gênero Viguiera Kunth é o maior entre os representantes da subtribo Helianthinae (tribo Heliantheae, Asteraceae). As mudanças evolutivas da tribo tem feito a reconstrução filogenética e a circunscrição do gênero tema de grande debate. Considerando-se resultados das análises filogenéticas baseadas em dados moleculares e em caracteres morfológicos, as espécies sul-americanas foram transferidas para o gênero Aldama La Llave. A fim de poder contribuir com estudos que visem dar subsídios para a classificação taxonômica de Aldama, como, por exemplo, dados químicos, bem como encontrar metabólitos bioativos, foi proposto investigar espécies de Aldama utilizando perfis metabólicos obtidos por Ultra High Performance Liquid Chromatography (UHPLC) acoplada a detector no ultravioleta (UV) e espectrometria de massas (Mass Spectrometry, MS), bem como técnicas de desreplicação e métodos de estatística multivariada, além de avaliar o potencial de inibição in vitro das enzimas cicloxigenase (COX) e lipoxigenase (LOX) de extratos. Para isso, foram coletadas 24 espécies e seus respectivos extratos foram obtidos por maceração de folhas, lavagem foliar e dissolução de tricomas glandulares. As impressões digitais obtidas por UHPLC-UV-MS revelaram substâncias como ácidos clorogênicos, flavonoides e lactonas sesquiterpênicas. Dentre os extratos estudados, 19 foram avaliados in vitro, três (15,8%) apresentaram a atividade de inibição concomitante das enzimas COX-1 (IC50 >100; 0,1 e 2,6) e 5-LOX (IC50 67,2; 36 e 4), respectivamente os de A. pilosa, A. robusta e A. trichophylla. Os dados de UHPLC-MS no modo de ionização negativo foram normalizados, combinados com os resultados dos ensaios do potencial anti-inflamatórios in vitro e analisados por Orthogonal Partial Least Square Discriminant Analysis (OPLS-DA), sendo possível obter um modelo com habilidade preditiva de validação cruzada de 66,67% (R2= 0,98 e Q2= 0,51). Os dados do modelo revelaram que os biomarcadores que exercem maior influência para que o extrato de A. robusta fosse ativo são os ácidos 3-O-E-cafeoilquínico e 3,4-dimetoxicinâmico, a rutina e a 3-O-metilquercetina. Os resultados deste trabalho auxiliarão na construção da taxonomia para o gênero Aldama. / The genus Viguiera Kunth is the largest in the subtribe Helianthinae (tribe Heliantheae, Asteraceae). Evolutionary changes of the tribe have made the phylogenetic reconstruction and the circumscription of the genus a topic of great discussion. Taking into account the results of phylogenetic analyses based on molecular data and morphological characters, the South American species of Viguiera were transferred to the genus Aldama La Llave. In order to contribute to the taxonomic classification of Aldama using chemical data, and also to search for bioactive metabolites, this study aims to investigate species of Aldama using metabolic profiles obtained by Ultra High Performance Liquid Chromatography (UHPLC) coupled to Ultraviolet detector (UV) and Mass Spectrometry (MS), extract dereplication and multivariate statistical, besides the evaluation of the potential of in vitro inhibition of the enzymes cyclooxygenase (COX) and lipoxygenase (LOX) by plant extracts. Twenty-four Aldama species were collected and their extracts were obtained by maceration, leaf rinsing and dissolution of glandular trichomes. The fingerprints obtained by UHPLC-UV-MS revealed compounds such as chlorogenic acids, flavonoids and sesquiterpene lactones. Among the extracts studied, nineteen were evaluated in vitro, three of them (15.8%) inhibited simultaneously COX-1 (IC50 > 100, 0.1 and 2.6) and 5-LOX (IC50 67.2; 36 and 4), being those from A. pilosa, A. robusta e A. trichophylla, respectively. The LC-MS data in negative ionization mode were normalized, combined with the results of the in vitro of anti-inflammatory potential and analysed by Orthogonal Partial Least Square Discriminant Analysis (OPLS-DA). It was possible to build a model with a predictive ability of cross-validation of 66.67% (R2= 0.98 and Q2= 0.51), demonstrating that the biomarkers that have the highest influence on the extract activity of A. robusta are the 3-O-E-caffeoylquinic and 3,4-dimethoxycinnamic acids, rutin and 3-O-methylquercetin. The results obtained herein are important to the taxonomy of the genus Aldama.

Thesis (M.Sc. (Biochemistry )) --University of Limpopo, 2007 / Refer to document / Medical Research Council (MRC), National Research Foundation (NRF) and University of Limpopo