Modificação Genética de Coffea

Universidade Federal de Minas Gerais

Faculdade de Farmácia

Botânica aplicada à Farmácia-N

Modificação genética de Coffea arábica L. para aumento da produção de cafeína

Belo Horizonte

Classificação botânica  do Coffea arabica L.

A espécie Coffea arabica L é uma planta perene da região tropical que está distribuída em diversos países como, por exemplo: Venezuela, Argentina, Bolivia, China, Equador, etc2...

Segue abaixo sua classificação botânica2:

• Classe:  Equisetopsida C. Agardh[pic 1]

• Subclasse:  Magnoliidae Novákex Takht.
• Subordem:  Asteranae Takht.
• Ordem:  

Familia:  Rubiaceae Juss.Figura 1: retirada do banco de imagens do trópicos.

• Género:  Coffea L.

Metabólito secundário do Coffea arabica L. e sua via de biossíntese a partir do metabolismo primário

O metabólito secundário do Coffea arabica L. é a cafeína, utilizada largamente na indústria de alimentos. A via de síntese da cafeína inclui quatro passos, iniciando-se pela conversão da xantosina, metabólito primário, em 7-metilxantosina através de uma reação de metilação pela enzima metiltransferasse de xantosina. O 7-metilxantosina é convertido a 7-metilxantina pela enzima N-metil-nucleosidade. O terceiro passo envolve a metilação da 7-metilxantina pela enzima cafeína sintetase, convertendo-a em Teobromina que sofrerá nova reação de metilação sendo convertida ao metabólito secundário, a cafeína. A figura 2 ilustra todos os passos do metabolismo secundário do Coffea arábica L.1

Figura 2: Via de biossíntese da cafeína.

[pic 2]

Fonte: Jin et al, 2014

Função farmacológica e importância comercial do Coffea arabica L.

A utilização da cafeína com fim terapêutico vem sendo propagando por muito tempo na comunidade, devido apresentação de resultado satisfatório para o tratamento de alguns sintomas. Ela possui uma ampla ação farmacológica que esta descrita a baixo:

• Estimulante do SNC (diminuição da fadiga e sono)

Ao entrar na corrente sanguínea, a cafeína atravessa a barreira cefálica agindo no Sistema Nervoso Central. Nesse local a substância ira diminuir o nível de receptores de neurotransmissores adenosina, a diminuição desses receptores irá diminuir a sensação de cansaço e sonolência.

• Aumento da frequência cardíaca

Altos níveis de cafeína na corrente sanguínea pode elevar em níveis consideráveis a frequência cárdica do individuo, isso se explica pelo fato da mesma estimular liberação de hormônios como Adrenalina causando assim o aumento na frequência cardíaca.

• Analgésicos

A cafeína por muitas é utilizada em como um dos componentes em analgésicos, principalmente para o tratamento de cefaleias. Podemos justificar sua presença a partir da sua ação de vasoconstricção na área cefálica, uma vez que em crises de cefaleia normalmente são causadas por dilatação destes vasos.

• Apneia do recém nascido

A cafeína age também no sistema respiratório de modo a provocar um efeito bronco dilatador, sendo assim adotada por médicos no tratamento de apneia de recém-nascidos.

• Mal de Parkinson e Alzheimer

Há estudos em que dizem que a cafeína pode ajudar a prevenir o surgimento de tais doenças. No Alzheimer há a hipótese de que a cafeína bloqueia receptores presentes na superfície dos neurônios induzindo assim um efeito protetor contra a perda de memória induzida pelo envelhecimento. Já no Mal de Parkinson há pesquisas sobre a ação da substância na diminuição na toxicidade da alfa-sinucleína responsável pela doença.

Por apresentar diversos efeitos farmacológicos, a cafeína possui um importante papel comercial. É importante ressaltar que o efeito da cafeína utilizada com fim terapêutico é variável dependendo da quantidade ingerida, uma vez que em grandes concentrações está pode apresentar efeitos adversos, como por exemplo, irritação no estômago pela estimulação da secreção gástrica de acido clorídrico, o que leva a irritação da mucosa gástrica.

Técnica de engenharia genética utilizada para gerar a espécie geneticamente modificada do Coffea arabica L. que possui a produção de cafeína aumentada

O melhoramento genético é o resultado de um processo para a obtenção de um ganho genético e fenotípico em características de interesse.

Um dos principais objetivos do melhoramento genético de cafeeiros está relacionado à melhoria de cultivo de resistentes à ferrugem, com o intuito de minimizar os prejuízos causados pela doença. Para isso uma das estratégias para esse solução desse problema é o acúmulo de genes de resistência qualitativa, presentes nos materiais derivados de “Híbrido de Timor”.

 O Híbrido de Timor é resultante de um cruzamento natural entre Coffea arábica e C. canephora seguido de retrocruzamentos e seleção.

Além dessa técnica existem diversos melhoramentos genéticos que podem ser desenvolvido na cultura do  Coffea arábica L, e abaixo descrevemos algumas:

• Hibridação

A hibridação é outro método de melhoramento do cafeeiro e consiste no cruzamento entre plantas da mesma variedade ou entre representantes de variedades conhecidas e geralmente resulta em uma boa porcentagem de frutificação. Este processo pode ter várias finalidades como o melhoramento das variedades sem mudança de seus principais caracteres, obtenção de novas estruturas genéticas e melhoria da qualidade da bebida.