А   Б  В  Г  Д  Е  Є  Ж  З  І  Ї  Й  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Щ  Ю  Я 


Шікіматний шлях

Шікіматний шлях експериментально доведений для освіти в рослинах Се - Сз (фенілпропанових) з'єднань та їх похідних. Фенілетиловий спирт близький за будовою вуглецевого скелета до фенілпропану, проте містить в бічній ланцюга нетри, а два вуглецевих атома. Можна було припустити, що біосинтез цього з'єднання відбувається при укороченні бічного ланцюга С6 - Сз-з'єднань на один вуглецевий атом.

Pегулірованіе шікіматного шляху на ферментативному рівні вивчалося в різних організмах; вонополягає як в управлінні синтезом ферментів, так і в зміні рівня їх активності. Були відкриті різні регуляторні механізми шікіматного шляху. Контроль за синтезом і регулюванням активності ДАГФ-синтетази (першого ферменту цього шляху; див. схему 1) єключовим чинником в загальному контролі метаболізму всіх трьох ароматичних а-амінокислот. У різних мікроорганізмах цей фермент існує в трьох формах (ізоферменти), кожна з яких чутлива до регуляції за типом зворотного зв'язку одним з кінцевих продуктів:L-фенилаланином, L-тирозином або L-триптофан. Pегуляція індивідуальних ферментів, що каталізують перші стадії біосинтезу певних амінокислот, також здійснюється кінцевими продуктами реакції за типом зворотного зв'язку. У біосинтезі L-фенілаланіну і L-тирозинуІнги-бірующее дію кінцевого продукту більш чітко проявляється у ставленні ферментів, що беруть участь у метаболізмі преф-ната (див. схему 12); зворотний ефект (стимуляція) спостерігається для хорізматмутази, з якою ці ферменти часто утворюють комплекси. Аналогічно,антранілатсінтетаза, перший фермент встановленого шляхи біосинтезу L-триптофану (див. схему 15), ін-гібіруется за типом зворотного зв'язку кінцевим продуктом - L-триптофан.

Основний напрямок шікіматного шляху завершується в цій точці; від хорізмата (9) розходяться поЩонайменше п'ять біосинтетичних шляхів до основних метаболітам: трьом а-амінокислотам (L-фенілаланіну, L-ти-Розин, L-триптофану), п-амінобензойної кислоти (14), кофер-ментам ряду фолієвої кислоти і ізопреноідную хінони. Важливі біохімічні і хімічні особливостікожній стадії загального шляху біосинтезу хорізмата з вуглеводних попередників були з'ясовані в результаті комплексного дослідження, що включало застосування методу мічених атомів, вивчення метаболізму ауксотрофних мутантів і підбір відповідних ферментів.

Крім трьох ароматичних а-амінокислот шікіматний шлях дає можливість синтезувати інші біологічно активні метаболіти, наприклад ізопреноідную хінони, які беруть участь у транспорті електронів у багатьох організмах. Головна функція цих жиророзчинниххинонов, які, мабуть, певним чином орієнтовані в мультиферментного комплексу, що беруть участь у процесах дихання у деяких організмів, складається, ймовірно, в переносі електронів між різними дихальними коферментами. Наприклад, убіхінон, швидшевсе, є посередниками між флавопротеїнів і цитохромами в дихального ланцюга (див. розд.

Спектр поглинання світла іодіііна (650 в хлороформі. Біосинтез феназінов являє собою ще одну гілку головного шікіматного шляхи біосинтезу ароматичних сполук(Гл. Передбачуваний шлях освіти феназі-нового ядра показаний на рис. 6.9. Шікімовая кислота (6.3) вельми ефективно включається в феназіни.

PОль хінної кислоти (4) в шікіматном шляху обговорюється дотепер, але все наявні дані приводять до думку, що вона не єзвичайним проміжним з'єднанням, хоча деякі мікроорганізми (наприклад, Aerobacter aerogenes) можуть використовувати хінну кислоту у вигляді 3-дегідрохінната (5) в якості джерела вуглецю в біосинтезі.

Викладені дані дозволяють зробити висновок, що (3-фенілетіло-вий спирт втроянді утворюється за шікіматному шляхи біосинтезу при укороченні бічного ланцюга фенілпропановой одиниці на один вуглецевий атом. Це випливає з дослідів з фенилаланином-1 - С14 який абсолютно не використовувався для біосинтезу р-фенілеті-лового спирту.

Так, в молекулахфлавоноїдів (див. нижче) одне бензольні кільце синтезується по шікіматному шляху, а інше по полікетідному, що обумовлює різний характер розподілу фенольних гідроксилів для цих кілець і впливає на реакційну здатність.

У рослинах міститься великачисло сполук, які утворюються з ароматичних амінокислот або проміжних продуктів шікіматного шляхи біосинтезу. Серед цих метаболітів переважають алкалоїди (див. гл. Нижче обговорюються деякі основні биогенетические особливості рослинних фенолів іінших рослинних метаболітів шікімовой кислоти.

Виявлення у бактерій декількох каротиноїдів, що містять арільние кінцеві групи, представляє великий інтерес, оскільки це свідчить на користь існування ще одного, раніше невідомого, шляхибіосинтезу ароматичного кільця з мевалоната, а не по шікіматному шляху або з ацетату за допомогою полікетідного механізму (гл.

Проте строгого доказу цієї гіпотези не існувало аж до 1950 р., коли спочатку Девіс[2], а пізніше Спрінсон[3]та Гібсон[4]і їх співробітники встановили шлях метаболізму ароматичних амінокислот у рослинах і мікроорганізмах, який тепер відомий як шікіматний шлях. Природна (-) - шікімовая кислота (7) вперше виділена в 1885 р. Ейкманом з насіння плоду анісу Illicium religiosum Sieb. Шікімат-нимшляхом рослини і мікроорганізми синтезують три ароматичних амінокислоти: L-фенілаланін (10), L-тирозин (11) і L-триптофан (12); цим же шляхом рослини синтезують основні ароматичні метаболіти. На відміну від рослин і мікроорганізмів тварини не можуть використовуватицей біохімічний шлях для синтезу de novo цих амінокислот з вуглеводних попередників.

Вже давно було показано, що кільце А флавоноїдної молекули відбувається з ацетатних фрагментів, в той час як кільце В і пов'язують обидва бензольних кільця три вуглецевихатома складають фенілпропаноідний залишок, який походить з шікімата. Детально шікіматний шлях, що приводить до утворення фенілаланіну, був розглянутий у гл.

Pегулірованіе шікіматного шляху на ферментативному рівні вивчалося в різних організмах; воно полягаєяк в управлінні синтезом ферментів, так і в зміні рівня їх активності. Були відкриті різні регуляторні механізми шікіматного шляху. Контроль за синтезом і регулюванням активності ДАГФ-синтетази (першого ферменту цього шляху; див. схему 1) є ключовимфактором у загальному контролі метаболізму всіх трьох ароматичних а-амінокислот. У різних мікроорганізмах цей фермент існує в трьох формах (ізоферменти), кожна з яких чутлива до регуляції за типом зворотного зв'язку одним з кінцевих продуктів:L-фенилаланином, L-тирозином або L-триптофан. Pегуляція індивідуальних ферментів, що каталізують перші стадії біосинтезу певних амінокислот, також здійснюється кінцевими продуктами реакції за типом зворотного зв'язку. У біосинтезі L-фенілаланіну і L-тирозинуІнги-бірующее дію кінцевого продукту більш чітко проявляється у ставленні ферментів, що беруть участь у метаболізмі преф-ната (див. схему 12); зворотний ефект (стимуляція) спостерігається для хорізматмутази, з якою ці ферменти часто утворюють комплекси. Аналогічно,антранілатсінтетаза, перший фермент встановленого шляхи біосинтезу L-триптофану (див. схему 15), ін-гібіруется за типом зворотного зв'язку кінцевим продуктом - L-триптофан.

Хінони являють собою окислені ароматичні з'єднання, і тому не дивно, що вониможуть синтезуватися допомогою головних шляхів, за допомогою яких зазвичай утворюються ароматичні з'єднання. Цими шляхами є полікетідний шлях з ацетату і малоната і шікіматний шлях біосинтезу. У випадку деяких нафтохінонов і антрахинонов синтез йде потретього головного шляху - ізопреноідную. На жаль, наші знання біосинтезу хинонов ще занадто фрагментарні для того, щоб зробити навіть самі загальні висновки про що регулюють цей процес факторах.

Складова частина рослинної таннина еллаговая кислота (103) майже напевно має чисто шікіматное походження, причому симетрія її структури, як прийнято вважати, обумовлена ??окисної конденсацією двох ідентичних ланок галової кислоти. Структурно близькі компоненти (104) і (105) пахучих залоз бобра Castor fiber[102], Очевидно, биогенетически пов'язані з елагової кислотою і, мабуть, також є продуктами окисної конденсації двох молекул гідрокси-бензоату, що утворюється за шікіматному шляху.

Біфенільная угрупування також не часто зустрічається в при-роді, але все ж похідні біфеніл - альтернаріол (35), аль-тенузін (36), аутумнаріол (100), каннабинола (101), саппанін (102), еллаговая кислота (103), а також з'єднання (104) і (105) - виявлені серед продуктів метаболізму грибів, рослин і навіть ссавців. Добре вивчені продукти метаболізму рослин каннабіноїди, наприклад каннабинола (101), очевидно, мають змішане ацетат-мевалонатное походження[100]; Біогенезу сап-Паніна (102)[101], Також виділеного з рослин, до кінця не з'ясований. На підставі структурного аналізу логічно припустити, що кільце А утворюється з шікімата, в побудові резорцинів кільця беруть участь ацетатні ланки. Однак цілком задовільні і гіпотези про його повністю полікетідном походження[считают, например, что альтенузин ( 36), в молекуле которого имеются пирокатехиновый и резорциновый фрагменты, имеет поликетидное происхождение ]або про повністю шікіматном шляхи біосинтезу допомогою окисної конденсації і декарбоксилювання відповідних гідроксібензой-них кислот; СР

Найбільш широко досліджувався вплив світла. Зазвичай світло стимулює синтез флавоноїдів, особливо антоціанів, впливаючи головним чином на активність беруть участь у цьому процесі ферментів. За своєю реакції на індукцію світлом ці ферменти поділяються на дві групи. ФАЛ і ферменти-які перетворюють коричну кислоту в п-кумароіл - СоА, індукуються значно швидше, ніж ферменти, що каталізують більш пізні біосинтетичні реакції і утворюють другу групу. Синтез ферментів de novo починається після індукції світлом, причому головною регуляторної точкою є ФАЛ. У багатьох видів показано участь в цьому процесі фіто-хрому, проте можуть також функціонувати і інші фоторецептори, наприклад флавін або флавопротеїнів. Цікаво відзначити, що регулюється, мабуть, тільки освіта кільця В (шікіматний шлях), тоді як синтез кільця А (полікетід-ний шлях) не схильний регуляції.