Asparagine in plants

Resumo

O interesse pela asparagina vegetal cresceu rapidamente nos últimos cinco anos após o relato de que a acrilamida, uma neurotoxina e possível agente cancerígeno, está presente em alimentos cozidos, principalmente em alimentos ricos em carboidratos, como trigo e batata, que são submetidos a assar, cozinhar ou fritar em altas temperaturas. Estudos posteriores mostraram que a acrilamida poderia ser formada em alimentos pela degradação térmica da asparagina livre na presença de açúcares na reação de Maillard. Neste artigo, nosso conhecimento atual sobre a asparagina em plantas e, em particular, sua ocorrência em sementes de cereais e batatas é revisado e discutido em relação à formação de acrilamida. Atualmente, há evidências claras de que a asparagina solúvel se acumula na maioria dos órgãos vegetais, se não em todos, durante períodos de baixas taxas de síntese de proteína e um suprimento abundante de nitrogênio reduzido. O acúmulo de asparagina ocorre durante processos fisiológicos normais, como a germinação de sementes e o transporte de nitrogênio. No entanto, além disso, o acúmulo de asparagina induzido por estresse pode ser causado por deficiências minerais, seca, sal, metais tóxicos e ataque de patógenos. As propriedades e a regulação gênica das enzimas envolvidas na síntese e decomposição da asparagina nas plantas são discutidas em detalhes.

Abstract

Interest in plant asparagine has rapidly taken off over the past 5 years following the report that acrylamide, a neurotoxin and potential carcinogen, is present in cooked foods, particularly carbohydrate-rich foods such as wheat and potatoes which are subjected to roasting, baking or frying at high temperatures. Subsequent studies showed that acrylamide could be formed in foods by the thermal degradation of free asparagine in the presence of sugars in the Maillard reaction. In this article, our current knowledge of asparagine in plants and in particular its occurrence in cereal seeds and potatoes is reviewed and discussed in relation to acrylamide formation. There is now clear evidence that soluble asparagine accumulates in most if not all plant organs during periods of low rates of protein synthesis and a plentiful supply of reduced nitrogen. The accumulation of asparagine occurs during normal physiological processes such as seed germination and nitrogen transport. However, in addition, stress-induced asparagine accumulation can be caused by mineral deficiencies, drought, salt, toxic metals and pathogen attack. The properties and gene regulation of the enzymes involved in asparagine synthesis and breakdown in plants are discussed in detail.