Teores de metilxantinas e metabolismo de cafeína em frutos de guaraná (Paullinia cupanavar. sorbilisKunth.)

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Schimpl, Flávia Camila, 1987-
Data de Publicação: 2013
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1621550
Resumo: Orientador: Paulo Mazzafera
id UNICAMP-30_ff117737d9e59cf6aac75d959dd5a418
oai_identifier_str oai::917547
network_acronym_str UNICAMP-30
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository_id_str
spelling Teores de metilxantinas e metabolismo de cafeína em frutos de guaraná (Paullinia cupanavar. sorbilisKunth.)Methylxanthine content and caffeine metabolism in guarana fruits (Paullinia cupanavar. sorbilisKunth.)AlcaloidesCafeína sintaseProteínas recombinantesAlkaloidsCaffeine synthaseRecombinant proteinsOrientador: Paulo MazzaferaDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de BiologiaResumo: Alguns grupos de plantas caracterizam-se por acumularem cafeína. Chá, café e guaraná, que acumulam cafeína, são algumas dessas plantas. As sementes de guaraná possuem o maior teor de cafeína já descrito em plantas, entre 2,5 e 6%. A popularização dos produtos a base de guaraná e a alta demanda por cafeína natural (obtida por descafeinação de plantas) destacam o interesse comercial pela espécie. A biossíntese de cafeína em plantas foi extensivamente estudada em café e chá e ambas espécies têm as mesmas vias chave da biossíntese da cafeína. O terceiro passo da via ocorre na presença de teobromina sintase (TS), enzima com atividade específica na conversão de 7-metilxantina em teobromina, e/ou dependendo da espécie, na presença de cafeína sintase (CS), uma enzima bifuncional que atua nos dois últimos passo da síntese de cafeína, na conversão da 7-metilxantina para teobromina e posteriormente desta para cafeína. O objetivo desta tese foi caracterizar os níveis de metilxantinas, atividade e expressão de CS em frutos de guaraná, sendo que para isto foram realizadas análises bioquímicas e moleculares nos tecidos de cinco cultivares (BRS-Amazonas, BRS-CG372, BRS-CG611, BRS-Maués, BRS-Luzéia). Teobromina acumulou preferencialmente em folhas (estádios jovem, intermediária e madura), caule (porção apical e basal), inflorescência, pericarpo de frutos nos estádio verde, intermediário e maduro. Nas sementes, a cafeína foi o alcaloide que acumulou em maior quantidade e atingiu níveis entre 3,3 e 5,8%. Nos tecidos analisados, seja teobromina ou cafeína, a maior concentração do alcaloide foi em tecidos novos, reduzindo com o desenvolvimento. Enquanto que teofilina foi encontrada em quantidades baixas em todos os materiais. A maior concentração de cafeína em frutos imaturos foi confirmada pela maior atividade de CS e maior expressão de PcCS. A busca do gene da CS de guaraná no banco de sequências EST Realgene gerou uma sequencia de nucleotídeos (PcCS) com 1080 pb, que apresenta semelhança filogenética com proteínas de CS de cacau (BCS1) e chá (TCS1 e TCS2). A produção da proteína recombinante permitiu a caracterização funcional de PcCS como uma CS bifuncional, capaz de catalisar os dois últimos passos de metilação da biossíntese de cafeína. PcCS mostrou afinidade para 7-metilxantina e teobromina (maior afinidade), diferindo das CS descritas para outras espécies acumuladoras de cafeína, que possuem maior afinidade por paraxantina. Provavelmente isto se deve aos resíduos de aminoácidos presentes no sítio ativo da proteína predita, quando comparada com a de caféAbstract: Some plants are characterized by presenting high contents of caffeine. Tea, coffee and guarana, which accumulate the alkaloid caffeine, are some of these plants. Guarana seeds have the highest caffeine content (2.5 and 6%) among plants accumulating methylxanthine alkaloids. The increase in popularity of products made from guarana and the high demand for natural caffeine (obtained by decaffeination plant) justify the commercial interest for this species. The biosynthesis of caffeine in plants has been extensively studied in coffee and tea and both species present high similarity regarding the caffeine biosynthesis pathway. The third step of the pathway occurs in the presence of the enzyme theobromine synthase (TS), which converts 7-methylxanthine to theobromine but depending on the species, this step is also mediated by caffeine synthase (CS), an bifunctional enzyme that in addition to convert 7-methylxanthine to theobromine, also convert the later to caffeine. The aim of this study was to characterize the levels of methylxanthine alkaloids, activity and expression of caffeine synthase in the guarana fruit, and for this biochemical and molecular analyses were carried out in tissues of five cultivars of guarana (BRS-Amazonas, BRS-CG372, CG611-BRS, Maués-BRS, BRS-Luzéia). Theobromine was preferentially accumulated in the leaves (young, intermediate and mature stages), stems (apical and basal sections), inflorescence, and pericarp of fruits (green, intermediate and mature stages). However caffeine accumulated in the seeds as the main alkaloid and reached levels between 3.3 and 5.8%. In all tissues analyzed, whether theobromine or caffeine, the alkaloid concentration was higher in new tissues, reducing with the development/maturation. While theophylline was found in low amounts in all materials. The highest concentration of caffeine in immature fruits was confirmed by the highest activity of CS and highest expression of PcCS. The search for the CS gene of guarana in the EST guarana database Realgene generated a sequence of nucleotides (PcCS) with 1080 bp, which presented phylogenetic similarity with proteins of caffeine synthase from cocoa (BCS1) and tea (TCS1 and TCS2). The production of the PcCS recombinant protein allowed the functional characterization of the enzyme as a bifunctional CS, able to catalyze the two last methylation steps in the biosynthesis of caffeine. PcCS showed affinity for 7-methylxanthine and theobromine (highest), differing from the CS described for other species accumulating caffeine, which have highest affinity paraxanthine. This is probably due to the amino acid residues present in the active site of the predicted protein when compared to coffeeMestradoBiologia VegetalMestra em Biologia Vegetal[s.n.]Mazzafera, Paulo, 1961-Gonçalves, José Francisco de CarvalhoSawaya, Alexandra Christine Helena FranklandUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de BiologiaPrograma de Pós-Graduação em Biologia VegetalUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASSchimpl, Flávia Camila, 1987-2013info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf72 f. : il.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1621550SCHIMPL, Flávia Camila. Teores de metilxantinas e metabolismo de cafeína em frutos de guaraná (Paullinia cupanavar. sorbilisKunth.). 2013. 72 f. Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1621550. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/917547porreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2017-02-18T07:10:14Zoai::917547Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2017-02-18T07:10:14Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
dc.title.none.fl_str_mv Teores de metilxantinas e metabolismo de cafeína em frutos de guaraná (Paullinia cupanavar. sorbilisKunth.)
Methylxanthine content and caffeine metabolism in guarana fruits (Paullinia cupanavar. sorbilisKunth.)
title Teores de metilxantinas e metabolismo de cafeína em frutos de guaraná (Paullinia cupanavar. sorbilisKunth.)
spellingShingle Teores de metilxantinas e metabolismo de cafeína em frutos de guaraná (Paullinia cupanavar. sorbilisKunth.)
Schimpl, Flávia Camila, 1987-
Alcaloides
Cafeína sintase
Proteínas recombinantes
Alkaloids
Caffeine synthase
Recombinant proteins
title_short Teores de metilxantinas e metabolismo de cafeína em frutos de guaraná (Paullinia cupanavar. sorbilisKunth.)
title_full Teores de metilxantinas e metabolismo de cafeína em frutos de guaraná (Paullinia cupanavar. sorbilisKunth.)
title_fullStr Teores de metilxantinas e metabolismo de cafeína em frutos de guaraná (Paullinia cupanavar. sorbilisKunth.)
title_full_unstemmed Teores de metilxantinas e metabolismo de cafeína em frutos de guaraná (Paullinia cupanavar. sorbilisKunth.)
title_sort Teores de metilxantinas e metabolismo de cafeína em frutos de guaraná (Paullinia cupanavar. sorbilisKunth.)
author Schimpl, Flávia Camila, 1987-
author_facet Schimpl, Flávia Camila, 1987-
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Mazzafera, Paulo, 1961-
Gonçalves, José Francisco de Carvalho
Sawaya, Alexandra Christine Helena Frankland
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Biologia
Programa de Pós-Graduação em Biologia Vegetal
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
dc.contributor.author.fl_str_mv Schimpl, Flávia Camila, 1987-
dc.subject.por.fl_str_mv Alcaloides
Cafeína sintase
Proteínas recombinantes
Alkaloids
Caffeine synthase
Recombinant proteins
topic Alcaloides
Cafeína sintase
Proteínas recombinantes
Alkaloids
Caffeine synthase
Recombinant proteins
description Orientador: Paulo Mazzafera
publishDate 2013
dc.date.none.fl_str_mv 2013
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://hdl.handle.net/20.500.12733/1621550
SCHIMPL, Flávia Camila. Teores de metilxantinas e metabolismo de cafeína em frutos de guaraná (Paullinia cupanavar. sorbilisKunth.). 2013. 72 f. Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1621550. Acesso em: 3 set. 2024.
url https://hdl.handle.net/20.500.12733/1621550
identifier_str_mv SCHIMPL, Flávia Camila. Teores de metilxantinas e metabolismo de cafeína em frutos de guaraná (Paullinia cupanavar. sorbilisKunth.). 2013. 72 f. Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1621550. Acesso em: 3 set. 2024.
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.none.fl_str_mv https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/917547
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
72 f. : il.
dc.publisher.none.fl_str_mv [s.n.]
publisher.none.fl_str_mv [s.n.]
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
instname_str Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron_str UNICAMP
institution UNICAMP
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository.mail.fl_str_mv sbubd@unicamp.br
_version_ 1809189108746027008

Registros relacionados