Ácidos cinâmicos

Os ácidos cinâmicos são fenilpropanóides (C6-C3), contendo além do hidroxilo fenólico uma função carboxilo e uma dupla ligação na cadeia lateral. A dupla ligação possibilita a existência de 2 isómeros cis e trans, sendo que os isómeros trans mais estáveis predominam na natureza. Estes compostos variam no padrão de substituição do anel aromático.

Os ácidos cinâmicos são habitualmente encontrados nas plantas na sua forma conjugada, muitas vezes como grupos acilo de heterósidos flavonóidicos. A ligação aos açúcares (ou heterósidos flavonóidicos) é facilmente quebrada com uma hidrólise alcalina, o que permite a identificação dos ácidos por LC-DAD (liquid chromatography with a diode array detector) (48).

Os ácidos cinâmicos são biossintetizados nas plantas pela via xiquimato como se indica na Figura 12. O ácido xíquimico é um precursor dos aminoácidos aromáticos fenilalanina e tirosina, de compostos indólicos incluindo o aminoácido triptofano, de alcalóides e de compostos fenólicos.

O ácido xiquímico resulta da condensação de uma unidade de eritrose-4- fosfato com uma unidade de fosfoenolpiruvato para formar 3-desoxi- arabinoheptulsonato-7-fosfato (DAHP), numa reacção catalizada pela enzima DAHP

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sintetase (enzima 1, Figura 12) (49). O grupo fosfato actua como uma base interna para promover a sua própria eliminação. A redução da cetona então formada com NADH e a eliminação de um protão permite a abertura do anel que, ao voltar a ciclizar, dá origem ao 3-desidroquinato (enzima 2) (50). Apesar de esta reacção necessitar de NAD como cofactor, o mecanismo enzimático regenera-o. O 3-desidroquinato é transformado em 3-desidroxiquimato pela enzima desidroquinase desidratase (enzima 3) (51). A redução a ácido xiquímico é catalisada pela xiquimato desidrogenase (enzima 4) que usa NADPH como cofactor.

Na biossíntese do corismato, a 5-enolpiruvoilxiquimato 3-fosfato sintetase ou EPSP sintetase (enzima 6) cataliza a transferência do resíduo de enolpiruvoilo do fosfoenolpiruvato (PEP) para o xiquimato 3-fosfato formando EPSP e fosfato inorgânico (52, 53). A corismato sintetase (enzima 7) catalisa a conversão do EPSP em corismato (54).

A corismato mutase é responsável pela conversão do corismato em isocorismato (ou prefenato) (55). O prefenato é convertido pela prefenato desidratase (enzima 9) em fenilpiruvato (55, 56). Alternativamente, na presença da enzima prefenato desidrogenase (prefenato NAD-oxiredutase) o produto obtido é o p- hidroxifenilpiruvato. A enzima aminotransferase aromática (ou aminoácido aromático transaminase; enzima 10) catalisa a transaminação do glutamato para um oxo-ácido aromático, obtendo-se o aminoácido aromático L-fenilalanina e 2-oxoglutarato (57).

A fenilalanina é o precursor dos ácidos cinâmicos na via geral dos fenilpropanóides. Esta via liga o metabolismo primário com a biossíntese de fenilpropanóides nas plantas pela acção sequencial da fenilalanina amónia liase (PAL; enzima 11), cinamato 4-hidroxilase (CA4H; enzima 12) e 4-cumarato:coenzima A liase (4CL; enzimas 13 e 18).

A PAL desempenha um papel chave na sequência biossintética dos fenilpropanóides, catalisando a biotransformação da L-fenilalanina em ácido trans- cinâmico e amónia (58, 59). A PAL é específica para a L-fenilalanina embora o L- triptofano também seja um substracto. Os outros aminoácidos comuns não são desaminados. O ácido cinâmico é posteriormente modificado pela acção de hidroxilases e O-metiltransferases, levando à síntese dos vários ácidos hidroxicinâmicos.

A cinamato 4-hidroxilase é uma enzima do citocromo P450 que catalisa o primeiro passo de oxigenação da via dos fenilpropanóides nas plantas superiores: a hidroxilação do ácido trans-cinâmico em ácido trans p-cumárico. Esta enzima é induzida pela luz, e está envolvida na síntese de compostos de defesa, na cicatrização e no combate a infecções (60).

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27 A enzima p-cumarato (hidroxicinamato):coenzima A Liase catalisa a conversão do p-cumarato e de outros p-hidroxicinamatos nos respectivos tioésteres de CoA. Os ésteres activados são usados em muitas vias biossintéticas incluindo a biossíntese de lenhina, lenhanas, suberina, flavonóides e vários compostos fenólicos de baixo peso molecular (61). A 4CL de várias espécies de plantas aceita p-cumarato, ferulato e cafeato como substratos em ordem decrescente de preferência, mas não aceita o sinapato. Assim, é possível que o sinapoil-CoA se forme por uma via alternativa envolvendo a cafeoil-CoA O-metiltransferase, que produz feruloil-CoA, o substrato da cinamoil-CoA redutase, a primeira enzima dedicada à síntese de monolenhóis (62).

A hidroxilação do ácido p-cumárico pela p-cumarato-3-hidroxilase (enzima 14) origina o ácido cafeico. O ácido cafeico activado pode ser metoxilado a ácido ferúlico pela cafeoil O-metiltransferase (CCOMT; enzima 15) (63). A feruloil 5-hidroxilase (F5H; enzima 16) catalisa a hidroxilação do ácido ferúlico a ácido 5-hidroxiferúlico. Tal como a CA4H, as enzimas F5H são monooxigenases do grupo do citocromo P450, caracterizadas por conter grupos heme, sendo dependentes do NADPH e de oxigénio (64). A 5-hidroxiferulato O-metiltransferase (enzima 17) catalisa a conversão do ácido 5-hidroxiferúlico em ácido sinápico. A O-metilação do ácido cafeico a ácido ferúlico e do ácido 5-hidroferúlico a ácido sinápico pode ser induzida por agentes patogénicos (65).

Nas plantas, uma das principais funções dos ácidos hidroxinâmicos é a sua utilização como blocos para a biossíntese da lenhina. Por exemplo, o p-cumarato:CoA pode ser convertido em p-cumaraldeído sendo a reacção catalisada pela hidroxicinamil coenzima A redutase (enzima 19). Este pode por sua vez ser convertido em p-cumaril álcool (hidroxicinamil álcool desidrogenase (enzima 20) que na presença de peroxidases (enzima 21) levam a formação da lenhina (65, 66).

A

B

Figura 12. Via geral dos fenilpropanóides. A. Biossíntese do Ácido Xiquímico; B. Biossíntese do Corismato

Enzimas: 1: DAHP Sintetase; 2: Desidroquinato sintetase; 3: Desidroquinase; 4: Xiquimato desidrogenase; 5: Xiquimato cinase; 6: 3-Fosfoxiquimato 1-carboxiviniltransferase; 7: Corismato Sintetase; 8: Corismato mutase.

C

D

Figura 12. Via geral dos fenilpropanóides. C. Biossíntese da Fenilalanina; D. Biossíntese dos ácidos hidroxicinâmicos. (cont.).

Enzimas: 8: Corismato mutase; 9: Prefenato desidratase; 10: Aminoácido aromático transaminase; 11 (PAL): Fenilalanina Amónia Liase; 12 (CA4H): Cinamato 4-hidroxilase; 13 (4CL) e 18. p-Cumarato (hidroxicinamato) : coenzima A Liase; 14: p-Cumarato-3-hidroxilase; 15 (CCOMT) e 17: Cafeato/5-hidroxiferulato O-metiltransferase; 16 (F5H). Ferulato-5-hidroxilase; 19: Hidroxicinamil coenzima A redutase; 20: Hidroxicinamil álcool desidrogenase, 21: Peroxidase

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Os ácidos cinâmicos também aparecem muitas vezes conjugados com o ácido quínico, constituindo o sub-grupo dos ácidos clorogénicos. Na biossíntese dos ácidos clorogénicos (Figura 13) está envolvida a enzima hidroxicinamoiltransferase (HCT) que faz a esterificação do ácido quínico com o ácido p-cumárico activado com coenzima A. O resíduo p-cumaroílo pode posteriormente ser modificado, originando outros ácidos hidroxicinâmicos. Por exemplo, a enzima p-cumaroato 3-hidroxilase (C3H) catalisa a formação do cafeoilquinato a partir de p-cumaroilquinato (66).

Figura 13. Biossíntese dos ácidos clorogénicos.

HCT: Hidroxicinamoiltransferase; C3H: p-cumaroato 3-hidroxilase; CoASH: coenzima A

2.2.7.2. Sinapoilcolina

A sinapoilcolina, um éster de ácido sinápico com a colina, acumula-se nas sementes da maior parte das plantas do género Brassica, sendo usada como marcador quimiotaxonómico deste género (67). O teor de ésteres de colina (sinapinas) e também de glucosinolatos pode inviabilizar a utilização destas plantas (sobretudo das sementes) na alimentação humana e animal. Os ésteres de colina são hidrolisados durante a digestão e a colina é degradada a trimetilamina, o que confere um aroma desagradável. A biossíntese e degradação da sinapina encontram-se esquematizadas na Figura 14 (68).

O sinapato proveniente da via dos fenilpropanóides é conjugado com a colina durante o desenvolvimento da semente. Quando a semente germina dá-se a hidrólise da sinapoilcolina, libertando-se o sinapato que é novamente conjugado com malato no rebento. O éster de sinapoilglucose (éster β-acetálico) é o dador de sinapato na síntese da sinapina catalisada pela 1-O-sinapoilglucose:colina sinapoiltransferase (SCT), sendo também usado na síntese de sinapoilmalato pela 1-O- sinapoilmalato:colina sinapoiltransferase (SMT). Este dador rico em energia é formado pela sinapato glusosiltransferase (SGT).

O

O

Figura 14. Biossíntese de três dos principais ésteres de ácido sinápico em sementes e rebentos de crucíferas [adaptada de (68)].

SGT: Sinapato glusosiltransferase; SCT: 1-O-sinapoilglucose:colina sinapoiltransferase; SCE: Sinapina esterase; SMT: 1-O-sinapoilmalato:colina sinapoiltransferase.

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