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Flavonoide

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A estrutura baseie dos flavonoides tem o esqueleto de uma chalcona, e a acção da enzima isomerasa converte-a em uma flavanona.
Esqueleto dos isoflavonoides..
Esqueleto dos neoflavonoides.

Flavonoide (do latín flavus, "amarelo") é o termo genérico com que se identifica a uma série de metabolitos secundários das plantas. São sintetizados a partir de uma molécula de fenilalanina e 3 de malonil-CoA , através do que se conhece como "via biosintética dos flavonoides", cujo produto, a estrutura base, se cicla graças a uma enzima isomerasa. Estrutura-a base, um esqueleto C6-C3-C6, pode sofrer posteriormente muitas modificações e adições de grupos funcionais, pelo que os flavonoides são uma família muito diversa de compostos, ainda que todos os produtos finais se caracterizam por ser polifenólicos e solubles em água. Os flavonoides que conservam seu esqueleto podem se classificar, segundo as isomerizaciones e os grupos funcionais que lhes são adicionados, em 6 classes principais: as chalconas, as flavonas, os flavonoles, os flavandioles, as antocianinas, e os taninos condensados.[1] mais uma sétima classe, as auronas, tidas em conta por alguns autores por estar presentes em uma quantidade considerável de plantas. Também o esqueleto pode sofrer modificações, se convertendo então no esqueleto dos isoflavonoides ou o dos neoflavonoides, que portanto também são derivados dos flavonoides.

Os flavonoides se biosintetizan em todas as "plantas terrestres" ou embriofitas, e também em algumas algas Charophyta, e ainda que todas as espécies compartilham a via biosintética central, possuem uma grande variabilidad na composição química de seus produtos finais e nos mecanismos de regulação de seu biosíntesis, pelo que a composição e concentração de flavonoides é muito variável entre espécies e em resposta ao ambiente. Os flavonoides são sintetizados no citoplasma e depois migram para seu destino final nas vacuolas celulares. Cumprem funções metabólicas importantes nas plantas, algumas funções são comuns a todas as plantas e outras são específicas de alguns taxones. Como exemplo de funções universais, os flavonoides são responsáveis pela resistência das plantas à fotooxidación da luz ultravioleta do Sol, intervêm no transporte da hormona auxina, e acha-se que funcionam como defesa ante o herbivorismo. Uma função importante cumprida em muitas plantas é a atração dos animais polinizadores, através da cor ou o cheiro que dão à planta ou a suas flores.

Os flavonoides têm adquirido notoriedad pública a raiz de sua actividade biológica no homem, que os consome com os vegetales. Os flavonoides possuem propriedades muito apreciadas em medicina, como antimicrobianos, anticancerígenos, diminuição do risco de doenças cardíacas, entre outros efeitos. Também são conhecidos pelos cultivadores de plantas ornamentales, que manipulam o ambiente das plantas para aumentar a concentração de flavonoides que dão a cor às folhas e às flores.

Devido às importantes funções metabólicas que os flavonoides têm nas plantas e os animais, suas vias biosintéticas e mecanismos de regulação estão a ser cuidadosamente estudados. A ciência aplicada aproveitou este conhecimento em muitos trabalhos de engenharia metabólica, nos que se procurou por exemplo, aumentar a concentração de flavonoides beneficiosos nas plantas de consumo humano ou de uso farmacêutico, modificar sua concentração em flores ornamentales para lhes mudar a cor, e inhibir sua produção no polen para conseguir a esterilidad dos híbridos de interesse comercial. Relativo a sua produção, desenvolveu-se com sucesso um cultivo de bactérias que sintetiza flavonoides de interesse humano.

Os cientistas deram usos variados aos flavonoides: os genes da biosíntesis de flavonoides foram usados como ferramenta para analisar as mudanças no DNA, são exemplos conhecidos a descoberta das leis de Mendel (que pôde rastrear a herança dos genes dos flavonoides que dão a cor aos guisantes), e a descoberta dos genes saltarines de Barbara McClintock (que ao "saltar" para um gene de um flavonoide o inutilizam e não se expressa a cor no grão de maíz). A extracção e identificação de flavonoides também foi muito usada pelos botánicos sistémicos para estabelecer parentescos entre espécies de plantas.

Ainda fica muito por pesquisar dos flavonoides, de seu valor medicinal, e de seu impacto na nutrición e a saúde humana e dos animais. Também é necessário continuar a investigação de sua estrutura, sua metabolismo e sua biodisponibilidad, pelo que se esperam importantes progressos neste campo[2]

Conteúdo

Descoberta

Provavelmente a primeira vez que a ciência descreveu aos flavonoides foi quando Robert Boyle em 1664 fez uma primeira descrição dos efeitos dos pigmentos das flores em médio ácido e em médio básico.[1]

O primeiro flavonoide foi identificado em 1930 pelo prêmio Nobel de Fisiología e Medicina Szent-Györgyi, quem isolou da casca de limão uma substância, a citrina, que provou regular a permeabilidad dos capilares ao ser consumida.

Os flavonoides denominaram-se ao princípio vitamina P (por permeabilidad) e também vitamina C2, porque alguns tinham propriedades similares à vitamina C. O facto de que os flavonoides fossem vitaminas não pôde ser confirmado, e ambas denominações se abandonaram ao redor de 1950.[3]

Estrutura química

Flavonoide base e a acção da enzima isomerasa.

O primeiro flavonoide sintetizado pela "via biosintética dos flavonoides" é uma chalcona, cujo esqueleto é um anel bencénico unido a uma corrente propánica que está unida a sua vez a outro anel bencénico. Na maioria dos flavonoides, a corrente de reacções continua, pelo que a corrente carbonada que une os anéis aromáticos se cicla por acção de uma enzima isomerasa, criando uma flavanona.

Muitas vezes a biosíntesis continua e os produtos finais, também flavonoides, ficam unidos a muito diversos grupos químicos, por exemplo os flavonoides glucosidados portam moléculas de açúcares ou seus derivados. Também podem encontarse flavonoides parcialmente polimerizados dando lugar a dímeros, trímeros, ou complexos multienlazados, como os taninos condensados.

Todos os flavonoides possuem as características de ser polifenólicos e solubles em água. Possuem um máximo de absorción de luz aos 280 nm.

Extracção e análise

A espectrofotometría é útil para analisar a concentração de flavonoides em uma substância.

Muitas vezes essa medida realiza-se acoplada a uma separação cromatográfica como por exemplo HPLC.

Classificação dos flavonoides

De acordo com a nomenclatura da União Internacional de Química Pura e Aplicada.[4] podem classificar-se, segundo seu esqueleto e via metabólica, em:

Estrutura química da 2-fenilcromen-4-ona (2-fenil-1,4-benzopirona), esqueleto dos flavonoides.
Estrutura química da 3-fenilcromen-4-ona (3-fenil-1,4-benzopirona), esqueleto dos isoflavonoides..
Estrutura química da 4-fenilcumarina (4-fenil-1,2-benzopirona), esqueleto dos Neoflavonoides.

Os isoflavonoides formam-se por migração de um anel bencénico da posição 2 a 3 do anel central. O grupo integra mais de 230 estruturas, e os mais dois conhecidos são a genisteína e a daidzeina[5] Sua função é defender às plantas do ataque de patogénicos.

Dentro dos flavonoides, reconhecem-se 6 e quiçá 7 classes principais, segundo os grupos funcionais que possuam: as chalconas, as flavonas, os flavonoles, os flavandioles, as antocianinas, os taninos condensados, e alguns autores consideram também às auronas, que outros integram às chalconas. Também há outros derivados dos flavonoides que possuem modificações tais que não entram dentro de nenhuma destas classes principais.

O número de flavonoides diferentes que é em teoria possível é astronómico, se se tem em conta que dez dos carbonos do esqueleto do flavonoide podem ser substituídos por uma variedade de grupos diferentes, que a sua vez podem ser hidroxilados, metoxilados, metilados, isoprenilados ou benzilados. Ademais, a cada grupo hidroxilo e alguns dos carbonos podem ser substituídos por um ou mais açúcares diferentes, e a sua vez, a cada um desses açúcares pode ser acilado com uma variedade de ácidos fenólicos ou alipáticos diferentes. Identificaram-se e isolado ao redor de 9.000 flavonoides, mas sem dúvida ainda há muitos mais por descobrir.[6]

1. As chalconas estão implicadas na estimulação da polinización graças a que induzem o desenvolvimento de cores no espectro do visível e no UV que atraem a insectos (borboletas e abejas)

Arquivo:Flavone.png
Estrutura molecular da flavona

2. As flavonas são amarelas e podem estar em algumas flores, como na prímula, lhes dando uma cor amarela a suas pétalos, ou em frutos, como na pele das uvas, são as responsáveis pela cor amarillento dos vinhos brancos. Há três flavonas importantes: a tricetina, presente ao polen de algumas mirtáceas, e também nas podocarpáceas (Podocarpus spp.); apigenina, presente a muitas plantas como a camomila, (Matricaria recutita) ou o espino branco (Crataegus laevigata), dá uma cor marrón marfileño às flores se se apresenta sozinha; e luteolina, de cor amarelo, que inclusive serve para teñir lana e outros tecidos, para o qual se empregou a Retama dos tintoreros (Genista tinctoria).

3. Os flavonoles costumam ser incoloros ou amarelos e encontram-se nas folhas e em muitas flores. Os mais importantes são três: quercetina, é o flavonol amarelo do polen de muitas fagáceas (Quercus sp.);[7] miricetina, presente à uva; e kaempferol, está presente às inflorescencias e protege-as da luz ultravioleta. A fisetina é um flavonol que se extrai da planta do género Amphipterygium.

Estrutura molecular da miricetina.
Arquivo:Kaempferol.png
Estrutura molecular do kaempferol.
Estrutura molecular da fisetina.

4. Há três flavandioles característicos: leucocianidina, presente a algumas plantas, como no plátano, ou no muérdago criollo (Ligaria cuneifolia); leucopelargonidina, presente como tal em certa concentração na alfalfa de secano (Medicago truncatula); e leucodelfinidina, que é activa no castaño de índias (Aesculus hippocastanum).

5. As antocianinas, são os pigmentos hidrosolubles presentes no líquido vacuolar das células responsáveis da maioria das coloraciones vermelhas, azuis e violetas das flores e folhas.[8]

6. Os taninos condensados são macromoléculas constituídas por unidades de flavonoides telefonemas antocianidina. Os taninos estão muito amplamente distribuídos nas plantas como no chá, onde contribuem ao sabor astringente.[9]

7. As auronas são responsáveis pela coloración de algumas plantas. Apesar de que se sugeriu que estes compostos estão relacionados estreitamente com as chalconas, há poucos indícios a respeito de suas vias biosintéticas[10]

8. As flavanonas são precursores de outros flavonoides mais complexos, mas encontram-se como tais em altas concentrações nos cítricos. As mais importantes são naringenina, presente ao zumo de laranja, limão ou pomelo, dando-lhe um sabor amargo; liquiritigenina, presente ao regaliz; e eriodictiol, apresenta-se no guisante actuando como quimioatrayente para interactuar com agrobacterias.

9. Os dihidroflavonoles são os precursores directos de flavandioles e flavonoles, mas também têm certa actividade como tais em algumas plantas. Há três importantes: dihidromiricetina, presente às partes aéreas dos brezos (Erica spp.), dihidroquercetina, nas uvas brancas ou na zarzaparrilla (Smilax aristolochiaefolia); e dihidrokaempferol.

Os flavonoides nas plantas

Origem evolutivo

Os flavonoides apareceram pela primeira vez nos ancestros das embriofitas, que compreende ao grupo monofilético de todas as plantas terrestres (musgos, helechos, gimnospermas e angiospermas). Acha-se que foram uma das adaptações finque para a transição à vida terrestre desde o alga verde ancestral, devido a sua capacidade de absorver a radiación ultravioleta, bem mais intensa na atmosfera que na água.[11]

As enzimas da biosíntesis dos flavonoides aparentemente derivaram de enzimas do metabolismo primário das plantas, que tinham genes duplicados, o que terá permitido a adaptação de algumas essas enzimas a outras funções específicas (Iida et a o. 1999[12] Rausher et a o. 1999,[13] Durbin et a o. 2000.[14] ).

A via biosintética dos flavonoides conservou-se enormemente em decorrência da evolução das plantas, mas tem tido considerável divergência tanto nos papéis que foram cumprindo seus produtos finais, como nos mecanismos que regulam sua expressão.[15]

Biosíntesis

Rota de biosíntesis dos flavonoides nas plantas.

A via do ácido shikímico inicia-se nos plastos por condensación de dois produtos fotosintéticos, a eritrosa 4-P com o fosfoenolpiruvato (PEP), e por diversas modificações obtém-se o ácido shikímico, do qual derivam directamente alguns fenoles nos vegetales. Mas a via do ácido shikímico normalmente prossegue, e a incorporação de uma segunda molécula de PEP conduz à formação de fenilalanina .

A via biosintética dos flavonoides começa quando a fenilalanina, por acção da enzima fenilalanina amonioliasa (PAL) se transforma em ácido cinámico, que depois é transformado em ácido p-cumarínico por incorporação de um grupo hidroxilo a nível de anel aromático, e a acção de uma CoA ligasa o transforma em cumaril-SCoA, o precursor da maioria dos fenoles de origem vegetal, entre os que se encontram os flavonoides[9]

Regulação da biosíntesis

Funções nas plantas

Flor de Tillandsia aeranthos. O pigmento que lhe dá a cor a suas brácteas é um flavonoide.
Folha de Dionaea muscipula, uma planta carnívora. A cor de suas folhas deve-se a uma antocianina.
Estrutura molecular da genisteína.

Aplicações dos flavonoides

Aplicações em medicina

Para um review em inglês ver Graf et a o. 2005.[19]

Os flavonoides consumidos pelo homem protegem-no do dano dos oxidantes, como os raios UV (cuja quantidade aumenta em verão); a poluição ambiental (minerales tóxicos como o chumbo e o mercurio); algumas substâncias químicas presentes nos alimentos (colorantes, conservantes, etc). Como o organismo humano não tem a capacidade de sintetizar estas substâncias químicas, as obtém inteiramente dos alimentos que ingere.

Não são considerados vitaminas.

Ao limitar a acção dos radicais livres (que são oxidantes), os flavonoides reduzem o risco de cancro, melhoram os sintomas alérgicos e de artritis, aumentam a actividade da vitamina C, , bloqueiam a progressão das cataratas e a degeneração macular, evitam as tufaradas de calor na menopausia e combatem outros sintomas.

Em general o sabor é amargo, chegando inclusive a provocar sensações de astringencia se a concentração de taninos condensados é muito alta. O sabor pode variar dependendo das substituições apresentadas no esqueleto chegando inclusive a usar-se como edulcorantes centos de vezes mais doces que a glucosa.

Seus efeitos nos humanos podem classificar-se em:

Por essas causas são prescriptas as dietas ricas em flavonoides, encontram-se em todas as verduras mas as concentrações mais importantes se podem encontrar no brócoli,[22] a soja, o chá verde e negro, o vinho, e também se podem ingerir em alguns suplementos nutricionais, junto com certas vitaminas e minerales. Nos frutos, as maiores concentrações encontram-se na pele, pelo que é melhor os comer sem pelar, devidamente lavados previamente.[18] Também é importante destacar que muitos destes compostos se encontram em proporções variáveis nos diferentes tipos de vinhos, sendo responsáveis pelo efeito preventivo que tem o consumo moderado de vinho sobre as doenças cardiovasculares, cancro e outras doenças degenerativas.[9] As maiores concentrações no tomate estão presentes no de tipo "cherry", e na lechuga, na do tipo "Lollo Rosso".[24] A concentração dos flavonoides também varia muito entre plantas da mesma espécie, pelo que se recomenda o consumo de verduras de boa qualidade, e como os flavonoides se estragam com facilidade, é recomendado as consumir no possível cruas, e se se cozinham não se recomenda o uso do microondas nem as congelar dantes das ferver,[24]

Aplicações nas plantas ornamentales e os frutos comerciais

As plantas de maior valor estético têm maior demanda no mercado, pelo que se aplicaram os conhecimentos em flavonoides para realçar as coloraciones das plantas.

A fenilalanina amonioliasa é activada por situações de estrés, como pode ser o frio. A baixas temperaturas muitas plantas, como as orquídeas, podem apresentar coloraciones rojizas (ou violetas) em folhas que inicialmente eram verdes. Isto é não é mais que um mecanismo de defesa, mas pode ter aplicações comerciais: se se pulveriza com água um fruto nas horas de maior temperatura, favorece-se a coloración nas zonas em que não se desenvolve bem a cor. Este tratamento produz, ao evaporase a água, um descenso de temperatura do fruto de até 10º C, o que frearia temporariamente as reacções de respiração e favoreceria a reacção de síntese de cianidina produzindo uns frutos de cores mais vivos, a mais valor comercial.

Investigação em flavonoides

A investigação em flavonoides pode-se dividir em dois grandes ramos: a investigação básica, que se ocupa de dilucidar as vias biosintéticas dos flavonoides e seus mecanismos de regulação, e a investigação aplicada, representada pela engenharia genética de flavonoides, que manipula o DNA das plantas com fins comerciais. Os dois ramos se interrelacionan de forma estreita, de forma que por um lado, é necessário conhecer as vias biosintéticas e de regulação para que a manipulação do DNA tenha melhores probabilidades de sucesso, e por outro lado, a mesma manipulação do DNA arroja às vezes resultados que ajudam a compreender as vias biosintéticas e de regulação. Os dois ramos diferenciam-se principalmente nos objectivos propostos, mas sobrepõem-se em alguns dos métodos utilizados.

Um terceiro aspecto da investigação é o uso das vias biosintéticas e de regulação dos flavonoides como ferramenta para experimentación em outras áreas, e o uso dos flavonoides em si mesmos, como ferramenta para diferenciar as espécies em Botánica Sistémica.

Investigação das vias biosintéticas e mecanismos de regulação

As vias biosintéticas básicas foram dilucidadas através da cuidadosa identificação e caracterização de numerosas enzimas que intervêm na biosíntesis. Nesta etapa da investigação, aproveitou-se a utilidade de muitos tecidos de plantas que possuíam a característica de possuir enzimas da síntese de flavonoides em grandes quantidades e que podiam ser isoladas com facilidade. Exemplos de trabalhos deste tipo são as células irradiadas de salsa encaracolado (Petroselinum hortense) das que se isolou a chalcona sintasa (Kreuzaler et a o. 1979[25] ); os cultivos em suspensão de células de sementes de soja (Glycine max) e poroto (Phaseolus vulgaris) dos que se isolou a chalcona isomerasa (Moustafa e Wong 1967[26] Dixon et a o. 1982,[27] ); e as flores de Matthiola incana, petunia (Petunia hybrida), e Dianthus caryophyllus, das que se isolou a flavanona 3-hidroxilasa, a flavonol sintasa, a flavonoide 3'-hidroxilasa, e a dihidroflavonol reductasa (Forkmann et a o. 1980[28] Spribille e Forkmann 1984,[29] Britsch e Grisebach 1986,[30] Stich et a o. 1992,[31] ). Estes experimentos deixaram ao descoberto que as reacções químicas que mediaban na biosíntesis de flavonoides em plantas eram uma rede complexa, e propulsaron os esforços para isolar os correspondentes genes que codificaban para as enzimas descobertas.[2]

Historicamente a clonagem de genes da via dos flavonoides mostra que a maioria dos genes que codifican para enzimas da via principal foram primeiro isolados por vias bioquímicas, por exemplo, por informação extraída directamente das características da enzima, ou o uso de anticuerpos usando como antígeno à enzima apurada. Também foram úteis os mutantes que resultavam da inserção de elementos transponibles nos genes implicados na via biosintética (procedimento chamado "etiquetado por transposones" utilizado pela primeira vez na história da ciência por Federoff et a o. em 1984[32] com o que descobriu o gene que codificaba para uma enzima da via dos flavonoides). A clonagem de genes da via da biosíntesis fez-se mayormente em maíz e petunia, com poucos contribuas de outras plantas. A via dos isoflavonoides, que está presente aos legumes, foi estudada recentemente em soja e alfalfa (Medicago sativa), conquanto os resultados foram principalmente baseados em aproximações bioquímicas. Arabidopsis apareceu um pouco tarde na cena de identificação de genes, e foram úteis principalmente os mutantes, já que encontraram-se mutantes de Arabidopsis da maior parte dos genes implicados na via biosintética dos flavonoides. O uso de Arabidopsis está a encher vazios de conhecimento, por exemplo recentemente identificou-se um gene que pode estar implicado na síntese de taninos condensados (Devic et a o. 1999.[33] ). Ao inserir genes de maíz nos mutantes de Arabidopsis comprovou-se que as enzimas da via biosintética dos flavonoides se conservaram em sua função em distâncias evolutivas enormes (Dong et a o. 2001[34] ). Os etiquetados por transposón e por T-DNA em maíz, petunia e Arabidopsis também proveen informação longamente esperada sobre os genes envolvidos no transporte de flavonoides do lugar de síntese no citoplasma até a vacuola (Marrs et a o. 1995, Alfenito et a o. 1998, Debeaujon et a o. 2001).

A identificação de genes que codifican para factores reguladores é mais recente, e se baseou quase exclusivamente no etiquetado de transposones primeiro, e o etiquetado de T-DNA depois. Isto é devido principalmente a que as proteínas reguladoras não se acumulam em quantidades importantes em nenhum tecido, como sim o fazem as de biosíntesis, portanto não são fáceis de realizar as aproximações de tipo bioquímico com elas. Também teve problemas ao fazer homologías entre espécies, porque se encontraram sequências altamente conservadas entre factores de transcrição (por exemplo os domínios bHLH e myb). Mas uma vez desenvolveu-se o etiquetado por transposones, rapidamente isolaram-se os factores reguladores de biosíntesis de flavonoides em maíz, petunia e boca de dragão (Antirrhinum majus). Factores reguladores adicionais foram isolados posteriormente em Arabidopsis por clonado posicional ("positional cloning") e etiquetado de T-DNA. Uma aproximação diferente foi realizada isolando os factores de transcrição da salsa através de South-western e screening de dupla híbrido ("two-hybrid screening", Weisshaar et a o. 1991, Rügner et a o. 2001). O uso de plantas transgénicas para identificar e caracterizar os factores de regulação têm encontrado algumas similitudes, mas também importantes diferenças, nos mecanismos pelos que a via dos flavonoides é regulada em diferentes espécies de plantas (Lloyd et a o. 1992, Quattrocchio et a o. 1998, Uimari e Strommer 1998, Bradley et a o. 1999).

A caracterização da via dos isoflavonoides em alfalfa e soja tem provisto ferramentas para a engenharia metabólica da síntese de isoflavonoides em outras espécies de leguminosas[35]

O estudo das 3-desoxiantocianinas tem jogado algo de luz sobre suas vias biosintéticas (ver enlace).

Também se descobriu um importante papel dos flavonoides na fertilidad masculina (fertilidad do polen) através da análise de mutantes de maíz e de petunia que tinham uma mutación na primeira enzima da biosíntesis de flavonoides. No entanto um mutante de Arabidopsis na mesma enzima era totalmente fértil, o que demonstra que os flavonoides não são requeridos por todas as plantas para a formação do cano polínico (para review, ver Shirley 1996,[36] ).

Também os flavonoides têm ajudado a definir a especificidad de hóspede de microbios como Rhizobium spp. e Agrobacterium spp. (Rolfe 1988[37] Zerback et a o. 1989,[38] ).

Os flavonoides também contribuem ao reconhecimento da planta hóspede por parte das plantas parásitas como Triphysaria versicolor e Cuscuta subinclusa, mas aparentemente não são requeridos para o parasitismo exitoso de Arabidopsis por parte de Orobanche aegyptiaca (Kelly 1990[39] Albrecht et a o. 1999,[40] Westwood 2000.[41] ).

Mas bem como os flavonoides cumprem com funções específicas em espécies diferentes, também possuem uma série de papéis que se conservam amplamente, para isso são úteis os modelos como Arabidopsis, que provee informação genética e molecular que não está disponível em outras plantas. Arabidopsis ademais tem a vantagem de fazer mais simples a caracterização da via dos flavonoides, porque possui um sozinho gene para a maioria das enzimas que intervêm na via, a diferença do que passa com muitas outras plantas que têm muitas cópias desses genes. Portanto uma mutación em um gene da via interrompe todo o fluxo da biosíntesis, em todos os tecidos e em todas as condições ambientais. Um exemplo de sua utilidade foi o uso de alguns mutantes de Arabidopsis para demonstrar o papel inequívoco dos flavonoides em proteger à planta da radiación UV (Li et a o. 1993[42] ). Estes mutantes também proveyeron informação sobre a contribuição dos flavonoides presentes na coberta da semente para manter a dormición da mesma (Debeaujon et a o. 2000[43] ). É mais, a longamente controvertida hipótese de que os flavonoides funcionavam como transporte da hormona auxina (Jacobs e Rubery 1988[44] ) recebeu apoio de estudos em Arabidopsis (Brown et a o. 2001[45] ). Na cada caso Arabidopsis ajudou a dar as ferramentas para pesquisar estes mecanismos em outras espécies de plantas.

Engenharia genética de flavonoides

Veja-se também: Em procura da rosa azul

Devido às importantes funções metabólicas que os flavonoides têm nas plantas, suas vias biosintéticas estão estritamente reguladas. A engenharia genética aproveitou esta característica dos flavonoides para fazê-los branco de muitos trabalhos de engenharia metabólica. A engenharia metabólica de flavonoides pode-se definir como a tecnologia que manipula o DNA que intervém na biosíntesis de flavonoides. O DNA que intervém na biosíntesis de flavonoides pode se dividir no que codifica para compostos estruturais e no que codifica para proteínas que regulam a transcrição (recentemente se tem descripto que a biosíntesis pode ser regulada ao nível da transcrição[46] ).

A engenharia metabólica de flavonoides começou em 1987[47] e tem sido uma área de investigação muito fructífera na década do '90[48] Muitos dos procedimentos estão baixo patente.

A engenharia genética é cara e cara, pelo que devem se realizar previamente experimentos destinados a conhecer em profundidade as vias metabólicas da planta a tratar, com o objectivo de maximizar as probabilidades de sucesso do tratamento. Por exemplo podem-se deduzir alguns pontos de suas vias biosintéticas analisando a reacção da planta ante a presença de certos flavonoides conhecidos.

Alguns exemplos de aplicação exitosa da engenharia metabólica aos flavonoides são (Forkmann e Martens 2001.[49] ):

Uso dos flavonoides para experimentación em outras áreas

Os flavonoides ou suas vias biosintéticas têm sido também utilizados para experimentar em outras áreas da ciência, por exemplo:

Uso das vias biosintéticas dos flavonoides como ferramenta. Os flavonoides têm contribuído em forma directa ou indirecta na descoberta de muitos princípios biológicos nos últimos 150 anos.[2] Dois exemplos bem conhecidos são o uso que Mendel lhe deu às cores das flores e as sementes de Pisum sativum, entre outros caracteres, para desenvolver suas teorias a respeito dos mecanismos da herança; e o estudo da pigmentación dos grãos de maíz de Barbara McClintock que levou à descoberta dos elementos móveis no DNA.

Mais recentemente, as análises da pigmentación no maíz e seus tecidos vegetativos identificaram o fenómeno epigenético conhecido como paramutación, no que as interacções entre alelos resultam em mudanças heredables na expressão genética (Chandler et a o. 2000[51] ). De maneira similar, os efeitos da expressão de flavonoides transgénicos na pigmentación da flor de petunia deixou ao descoberto o fenómeno de cosupresión (Que e Jorgensen 1998[52] Metzlaff et a o. 2000,[53] ).

A via dos flavonoides também foi um sujeito de interesse para os estudos de evolução, em particular na Ipomoea purpurea, que oferece recursos genéticos únicos e uma longa história de análise (Iida et a o. 1999[12] Rausher et a o. 1999,[13] Durbin et a o. 2000.[14] ). Estes estudos apoiam a ideia de que as enzimas da biosíntesis dos flavonoides foram derivadas de enzimas do metabolismo primário, e que a duplicación de genes tem permitido a adaptação dessas enzimas a funções específicas.

Ademais, a via dos flavonoides, e a via do fenilpropanoide da que sai, estão a servir de modelos experimentales para entender a organização intracelular do metabolismo, com uns trabalhos recentes em alfalfa e Arabidopsis que proveen informação nova na canalización de intermediários (channeling of intermediates) e no asemblaje de complexos multienzimáticos (ver review em Winkel-Shirley 2001[1] ).


Uso dos flavonoides em Botánica Sistémica. A Botánica Sistémica é a ciência que se ocupa de estabelecer relações de parentesco entre as plantas a partir de suas características morfológicas, anatómicas, fisiológicas, sua estrutura do DNA, etc. A Botánica Sistémica assume que quanto mais parecidas são duas plantas entre si, mais provável é que estejam proximamente emparentadas. Por isso quanto mais características a analisar tenha, mais precisa vai ser a determinação do parentesco.

Os flavonoides são extensamente utilizados em Botánica Sistémica, provavelmente porque são fáceis de extrair e identificar[11] Como são muito variáveis, são mais úteis em determinar relações entre espécies proximamente emparentadas (ou inclusive em estudos de variação entre populações da mesma espécie), mas também são ocasionalmente úteis para determinar relações filogenéticas a níveis mais altos (Bate-Smith 1968,[54] Crawford 1978,[55] Gornall et a o. 1979,[56] Harborne e Turner 1984,[57] ). Finalmente, a diversidade na estrutura química dos flavonoides tem demonstrado ser útil em estudos de hibridación entre espécies (ver Alston e Turner 1963[58] Smith e Levin 1963,[59] Crawford e Giannasi 1982[60] ).

O papel que jogaram os flavonoides em estabelecer relações filogenéticas é indudable. Por exemplo, a presença de certos 5-desoxiflavonoides nas plantas do género Amphypteryngium (que usualmente tinha sido localizado em sua própria família, Julianaceae, por exemplo em Cronquist 1981) apoia sua localização nas anacardiáceas.

Referências

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  3. Singleton VL. "Flavonoids". Em: Childester CO, Mrak EM, Stewart GF (editores). Advances in Food Research. Academic Press, Nova York. 149-242.
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  5. Martínez-Flórez S., J. Gonález-Galego, J. M. Culebras e M. J. Tuñón. 2002. "Os flavonoides: propriedades e acções antioxidantes". Nutr Hosp 17: 271-278. (pdf aqui)
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Bibliografía e enlaces

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