Metabolism of alkaloids in coffee plants

English. Coffee beans contain two types of alkaloids, caffeine and trigonelline, as major components. This review describes the distribution and metabolism of these compounds. Caffeine is synthesised from xanthosine derived from purine nucleotides. The major biosynthetic route is xanthosine -> 7-methylxanthosine -> 7-methylxanthine -> theobromine -> caffeine. Degradation activity of caffeine in coffee plants is very low, but catabolism of theophylline is always present. Theophylline is converted to xanthine, and then enters the conventional purine degradation pathway. A recent development in caffeine research is the successful cloning of genes of N-methyltransferases and characterization of recombinant proteins of these genes. Possible biotechnological applications are discussed briefly. Trigonelline (N-methylnicotinic acid) is synthesised from nicotinic acid derived from nicotinamide adenine nucleotides. Nicotinate N-methyltransferase (trigonelline synthase) activity was detected in coffee plants, but purification of this enzyme or cloning of the genes of this N-methyltransferase has not yet been reported. The degradation activity of trigonelline in coffee plants is extremely low.

Portuguese. Sementes de café possuem dois tipos de alcalóides, cafeína e trigonelina, como principais componentes. Esta revisão descreve a distribuição e metabolismo desses compostos. Cafeína é sintetizada a partir da xantosina derivada de nucleotídeos purínicos. A principal rota biossintética é xantosina -> 7-metilxantosina -> 7-metilxantina -> teobromina -> cafeína. A atividade de degradação de cafeína em café é muito baixa, mas o catabolismo de teofilina está sempre presente. Teofilina é convertida a xantina, que entra na via convencional de degradação de purinas. Um recente desenvolvimento na pesquisa com cafeína é a clonagem de genes de N-metiltransferases e a caracterização de proteínas recombinantes desses genes. Possíveis aplicações biotecnológicas são discutidas brevemente. Trigonelina (ácido N-metilnicotínico) é sintetizada a partir de ácido nicotínico derivado de nucleotídeos de nicotinamida adenina. Atividade de nicotinato N-metiltransferase (trigonelina sintase) foi detectada em plantas de café, mas a purificação desta enzima ou a clonagem dos genes desta N-metiltransferase ainda não foi relatada na literatura. A atividade de degradação de trigonelina em café é extremamente baixa.