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.

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.

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.

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).

Галл қышқылының биосинтезі

Галл қышқылы 3 дегидрошикиматтан шикимат дегидрогеназа ферментінің әсерінен 3,5 дидегидрошикиматты пайда етеді. Бұл соңғы қосылыс өздігінен галлий қышқылына айналады.

Микоспоринге ұқсас аминоқышқылдар

Микоспориндер амин қышқылдары сияқты, күн сәулесінің көп мөлшерінде, әдетте теңіз ортасында тіршілік ететін организмдер өндіретін шағын екіншілік метаболиттер болып табылады.

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.

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.

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.