Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Шикима қышқылы, көбірек оның аниондық түрі шикимат ретінде белгілі, циклохексен, циклитол және циклохексанкарбоксил қышқылы. Ол өсімдіктер мен микроорганизмдердегі маңызды биохимиялық метаболит болып табылады. Оның атауы жапондық гүл шикимиден (シキミ, жапон жұлдызды анис, Illicium anisatum) алынған, оны алғаш рет 1885 жылы Йохан Фредрик Эйкман оқшаулаған. Оның құрылымы 50 жылдан кейін анықталды.
Shikimic acid, more commonly known as its anionic form shikimate, is a cyclohexene, a cyclitol and a cyclohexanecarboxylic acid. It is an important biochemical metabolite in plants and microorganisms. Its name comes from the Japanese flower shikimi (シキミ, the Japanese star anise, Illicium anisatum), from which it was first isolated in 1885 by Johan Fredrik Eykman. The elucidation of its structure was made nearly 50 years later.
Биосинтез
Фосфоенолпируват пен эритроз-4 фосфаты 3 дезокси- D арабиногептулозонат-7 фосфатын (DAHP) қалыптастыру үшін конденсацияланады, реакция DAHP синтезасы ферментімен катализделеді. Кейін DAHP 3 дегидрохинатына (DHQ) түрлендіріледі, реакция DHQ синтезасы арқылы катализацияланады. Бұл реакцияға кофактор ретінде никотинамид аденоин динуклеотиді (NAD) қажет болса да, ферменттік механизм оны қалпына келтіреді, нәтижесінде NAD-ның таза пайдаланылуы болмайды. DHQ 3 дегидрохимикалық қышқылға 3 дегидрохинатты дегидратаза ферментімен сусызданады, ал 3 дегидрохинатты дегидратаза ферменті шикимат дегидрогеназа ферментімен шикимикалық қышқылға дейін қайталанады, бұл фермент кофактор ретінде никотинамид аденоиндинуклеотид фосфатын (NADPH) қолданады.
Phosphoenolpyruvate and erythrose 4 phosphate condense to form 3 deoxy D arabinoheptulosonate 7 phosphate (DAHP), in a reaction catalyzed by the enzyme DAHP synthase. DAHP is then transformed to 3 dehydroquinate (DHQ), in a reaction catalyzed by DHQ synthase. Although this reaction requires nicotinamide adenine dinucleotide (NAD) as a cofactor, the enzymic mechanism regenerates it, resulting in the net use of no NAD. DHQ is dehydrated to 3 dehydroshikimic acid by the enzyme 3 dehydroquinate dehydratase, which is reduced to shikimic acid by the enzyme shikimate dehydrogenase, which uses nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH) as a cofactor.
Ароматты амин қышқылдарының биосинтезі
Шикимат жолы - бактериялар, саңырауқұлақтар, балдырлар, паразиттер мен өсімдіктер хош иісті амин қышқылдарының (фенилаланин, тирозин және триптофан) биосинтезі үшін пайдаланатын жеті қадамды метаболистік жол. Бұл жол жануарларда кездеспейді; сондықтан фенилаланин мен триптофан жануарлардың тамағынан алынуы тиіс маңызды амин қышқылдарын білдіреді (жануарлар тирозинді фенилаланиннен синтездей алады, сондықтан фенилаланинді тирозинге гидроксилаттай алмайтын адамдардан басқасы маңызды амин қышқылы емес). Шикимат жолындағы жеті фермент - DAHP синтезасы, 3 дегидрохинат синтезасы, 3 дегидрохинат дегидратасы, шикимат дегидрогеназы, шикимат киназасы, EPSP синтезасы және хоризмат синтезасы. Жол екі субстраттан, яғни фосфоэнол пируват пен эритроза-4 фосфатынан басталады және үш ароматты амин қышқылдарының субстраттары болып табылатын хоризматпен аяқталады. Бесінші фермент - шикиматкиназа, ол шикиматтың АТФ тәуелді фосфорилирленуін катализациялап, шикимат-3 фосфатын (төмендегі суретте көрсетілген) түзеді. 3 фосфаты шикиматты фосфоэнол пируватпен қосып, 5 энолпирувилшикимат 3 фосфаты ферментінің 5 энолпирувилшикимат 3 фосфаты (EPSP) синтезасы арқылы беріледі. Содан кейін 5 энолпирувилшикимат-3 фосфаты хоризмат синтезасымен хоризматқа айналады. Префен қышқылы одан кейін хоризматты хоризмат мутазамен Клайзен қайта реттеуі арқылы синтезделеді. Префенат окислендіру арқылы декарбоксилделеді, гидроксилдік топ сақталады, ал гидроксифенилпируватты алады, ал глютаматты азот көзі ретінде тирозин мен α- кетоглутаратты алу үшін трансаминацияланады.
The shikimate pathway is a seven step metabolic route used by bacteria, fungi, algae, parasites, and plants for the biosynthesis of aromatic amino acids (phenylalanine, tyrosine, and tryptophan). This pathway is not found in animals; therefore, phenylalanine and tryptophan represent essential amino acids that must be obtained from the animal's diet (animals can synthesise tyrosine from phenylalanine, and therefore is not an essential amino acid except for individuals unable to hydroxylate phenylalanine to tyrosine). The seven enzymes involved in the shikimate pathway are DAHP synthase, 3 dehydroquinate synthase, 3 dehydroquinate dehydratase, shikimate dehydrogenase, shikimate kinase, EPSP synthase, and chorismate synthase. The pathway starts with two substrates, phosphoenol pyruvate and erythrose 4 phosphate and ends with chorismate, a substrate for the three aromatic amino acids. The fifth enzyme involved is the shikimate kinase, an enzyme that catalyzes the ATP dependent phosphorylation of shikimate to form shikimate 3 phosphate (shown in the figure below). Shikimate 3 phosphate is then coupled with phosphoenol pyruvate to give 5 enolpyruvylshikimate 3 phosphate via the enzyme 5 enolpyruvylshikimate 3 phosphate (EPSP) synthase. Then 5 enolpyruvylshikimate 3 phosphate is transformed into chorismate by a chorismate synthase. Prephenic acid is then synthesized by a Claisen rearrangement of chorismate by chorismate mutase. Prephenate is oxidatively decarboxylated with retention of the hydroxyl group to give p hydroxyphenylpyruvate, which is transaminated using glutamate as the nitrogen source to give tyrosine and α ketoglutarate.
Кейбір фенолиттердің биосинтезіндегі бастапқы нүкте
Фенилаланин мен тирозин - фенилпропаноидтар биосинтезінде қолданылатын прекурсорлар. Фенилпропаноидтар кейін флавоноидтар, кумариндер, таниндер және лигнинді өндіру үшін қолданылады. Бірінші фермент - L фенилаланинді транс- цинамик қышқылы мен аммиакқа айналдыратын фенилаланин- аммиак лиазасы (PAL).
Phenylalanine and tyrosine are the precursors used in the phenylpropanoids biosynthesis. The phenylpropanoids are then used to produce the flavonoids, coumarins, tannins and lignin. The first enzyme involved is phenylalanine ammonia lyase (PAL) that converts L phenylalanine to trans cinnamic acid and ammonia.
Галл қышқылының биосинтезі
Галл қышқылы 3 дегидрошикиматтан шикимат дегидрогеназа ферментінің әсерінен 3,5 дидегидрошикиматты пайда етеді. Бұл соңғы қосылыс өздігінен галлий қышқылына айналады.
Gallic acid is formed from 3 dehydroshikimate by the action of the enzyme shikimate dehydrogenase to produce 3,5 didehydroshikimate. This latter compound spontaneously rearranges to gallic acid.
Микоспоринге ұқсас аминоқышқылдар
Микоспориндер амин қышқылдары сияқты, күн сәулесінің көп мөлшерінде, әдетте теңіз ортасында тіршілік ететін организмдер өндіретін шағын екіншілік метаболиттер болып табылады.
Mycosporine like amino acids are small secondary metabolites produced by organisms that live in environments with high volumes of sunlight, usually marine environments.
Қолданылуы
Шихимия қышқылы автотрофты организмдердің көпшілігінде бар болса да, ол биосинтездің аралық бөлігі болып табылады және әдетте өте төмен концентрацияларда кездеседі. 2005 жылы озельтамивир тапшылығы үшін қышқыл қышқылының қытай жұлдызды анисінен аз алынуы себеп болды. Шикимия қышқылын сондай-ақ шикі гум (Liquidambar styraciflua) жемісінің тұқымынан алуға болады. Мэн университеті шығарған 2010 жылғы зерттеуде шикимия қышқылын бірнеше қарағай түрінің инелерінен де оңай жинауға болатындығы көрсетілген. Қорғау топтары өнеркәсіптік өндіріс процестеріне қарағанда шағын масштабтағы зертханалық жұмыстарда және бастапқы дамуда көбірек қолданылады, өйткені оларды пайдалану процеске қосымша қадамдар мен материалдық шығындарды қосады. Алайда, арзан хиралды құраушы блогының болуы осы қосымша шығындарды, мысалы, озельтамивир үшін шимикалық қышқылды жеңе алады. Аминошимикалық қышқыл сондай- ақ озельтамивир синтезінің бастапқы материалы ретінде шимикалық қышқылға балама болып табылады.
In the pharmaceutical industry, shikimic acid from the Chinese star anise (Illicium verum) is used as a base material for production of oseltamivir (Tamiflu). Although shikimic acid is present in most autotrophic organisms, it is a biosynthetic intermediate and in general found in very low concentrations. The low isolation yield of shikimic acid from the Chinese star anise is blamed for the 2005 shortage of oseltamivir. Shikimic acid can also be extracted from the seeds of the sweetgum (Liquidambar styraciflua) fruit, A 2010 study released by the University of Maine showed that shikimic acid can also be readily harvested from the needles of several species of pine tree. Protecting groups are more commonly used in small scale laboratory work and initial development than in industrial production processes because their use adds additional steps and material costs to the process. However, the availability of a cheap chiral building block can overcome these additional costs, for example, shikimic acid for oseltamivir. Aminoshikimic acid is also an alternative to shikimic acid as a starting material for the synthesis of oseltamivir.
Есірткіге қарсы мақсат
Шикимат (6S) 6 фторшимикалық қышқылын синтездеуге пайдаланылуы мүмкін, бұл ароматты биосинтез жолын тежейтін антибиотик. Әсіресе, глифосат 5 энолпирувилшикимат-3 фосфат синтезасы (EPSPS) ферментін тежейді. "Раундап" ГМО-да осы кедергіден арылады.
Shikimate can be used to synthesise (6S) 6 fluoroshikimic acid, an antibiotic which inhibits the aromatic biosynthetic pathway. More specifically, glyphosate inhibits the enzyme 5 enolpyruvylshikimate 3 phosphate synthase (EPSPS). "Roundup Ready" genetically modified crops overcome that inhibition.
Пайда болуы
Ол ағаштың құрт жапырақтарында кездеседі, бұл ерекшелік скрипкалық деп аталады (Cyatheales отрядындағы жас құрт жапырақтары, көкөніс ретінде пайдалану үшін жиналады). Бұл жапырақтар жеуге жарамды, бірақ шимикалық қышқылды алу үшін қуыруға болады. Шиким қышқылы кейбір гидролизделетін таниндердің гликозидтік бөлігі болып табылады. Қышқыл суда өте жақсы ериді және полярлы емес еріткіштерде ери алмайды, сондықтан шикимия қышқылы тек Грам- оң бактерияларға қарсы белсенді, себебі Грам- теріс бактериялардың сыртқы жасушалық мембранасының өткізбейтіндігі.
It occurs in tree fern fronds, a specialty called fiddlehead (furled fronds of a young tree fern in the order Cyatheales, harvested for use as a vegetable). These fronds are edible, but can be roasted to remove shikimic acid. Shikimic acid is also the glycoside part of some hydrolysable tannins. The acid is highly soluble in water and insoluble in nonpolar solvents, and this is why shikimic acid is active only against Gram positive bacteria, due to outer cell membrane impermeability of Gram negatives.