Identificação e caracterização molecular de genes envolvidos no metabolismo de diterpenos específicos do cafeeiro

Abstract

Apesar de pouco estudado, os lipídeos do café desempenham papel importante na qualidade da bebida e do aroma. Cerca de dez a vinte por cento da fração lipídica do café corresponde a diterpenos que além da provável relação com a qualidade também estão relacionados com a questão do café e a saúde. As espécies de Coffea são as únicas capazes de sintetizar os diterpenos cafestol, caveol e seus compostos derivados (16-O-metilcafestol, 16-O-metilcaveol). Visando um entendimento maior dos genes envolvidos na formação dos diterpenos de café, foi realizado um estudo in silico da expressão de três genes que codificam para as primeiras etapas da sua via de biossíntese - copalil difosfato sintase (CPS), caureno sintase (KS) e caureno oxidase (KO). Posteriormente foi feita uma análise da expressão destes genes durante o desenvolvimento de frutos de Coffea arabica cv. IAPAR 59 e Coffea canephora cv. Apoatã. Este estudo permitiu a identificação de um gene para a CPS e KS e dois para a KO. A análise in silico revelou níveis e perfis de expressão específicos para cada gene. Os resultados obtidos in vivo apresentaram algumas diferenças dos dados obtidos in silico, e a comparação de C. arabica e C. canephora também revelou perfis de expressão diferentes para os genes estudados. Esses dados serão confirmados por RT-PCR e um estudo geral do transcriptoma, usando macroarranjos desenvolvidos a partir do Projeto Genoma Café, será iniciado para identificar os outros genes envolvidos nessa via metabólica.

The coffee lipids are important components of aromatic and flavor characteristics of the coffee cup. In the lipid fraction, the diterpens cafestol, kahweol and derived compounds (16-O-methylcafestol, 16-O-methylkahweol) are diterpens specific Coffea spp. compounds. Studies have revealed their influence on human health, showing effect on cholesterol level and their action as chemoprotector against toxins with carcinogenic action. In order to increase our knowledge about the genes involved on the coffee diterpens biosynthesis a in silico and in vivo study of the genes involved in the first stages of their pathway (i.e copalyl diphosphate synthase (CPS), kaurene synthase (KS) and kaurene oxidase (KO)) was performed. For gene expression analysis fruits of Coffea arabica cv. IAPAR 59 and Coffea canephora cv. Apoatã at different stages of maturation was used. In silico studies allowed the identification of one gene for CPS and KS and two for KO. It also revealed different expression patterns specific to each gene in terms of level and timing of expression. Results of expression in vivo were slightly different from the ones obtained in silico, and the comparison of C. canephora and C. arabica also revealed some differences. These data will be confirmed by RT-PCR and a whole transcriptome approach using macroarrays based on the Genoma Café Project will be initiated to identify other genes involved in this bisoynthesis pathway.