Введение
Шикимовая кислота, более известная как ее анионная форма шикимат, представляет собой циклогексен, циклитол и циклогексанкарбоновую кислоту. Это важный биохимический метаболит в растениях и микроорганизмах. Его название происходит от японского цветка шикими (シキミ, японский звездный анис, Illicium anisatum), из которого он был впервые выделен в 1885 году Йоханом Фредриком Эйкманом. О его структуре стало известно только спустя почти 50 лет.
Биосинтез
Фосфоенолпируват и эритроз-4-фосфат конденсируются в 3-дезокси-Дарабиногептолузонат-7-фосфат (ДАГФ), в реакции, каталитируемой ферментом DAHP-синтаза. DAHP затем преобразуется в 3-дегидрохинат (DHQ), в реакции, катализируемой синтезатором DHQ. Хотя эта реакция требует никотинамид аденодиндинуклеотида (NAD) в качестве кофактора, ферментативный механизм регенерирует его, в результате чего нетто-потребление NAD отсутствует. DHQ обезвоживается до 3-дегидросихимовой кислоты ферментом 3-дегидрохинатодегидратазой, которая затем редуцируется до шихимовой кислоты ферментом шикиматдегидрогеназой, использующим никотинамид аденодиндинуклеотид фосфат (NADPH) в качестве кофактора.
Биосинтез ароматических аминокислот
Шкиматный путь - это семиступенчатый метаболический путь, используемый бактериями, грибами, водорослями, паразитами и растениями для биосинтеза ароматических аминокислот (фенилаланин, тирозин и триптофан). Этот путь не встречается у животных; поэтому фенилаланин и триптофан представляют собой незаменимые аминокислоты, которые должны быть получены из рациона животного (животные могут синтезировать тирозин из фенилаланина, и поэтому не является незаменимой аминокислотой, за исключением лиц, не способных гидроксилировать фенилалалин в тирозин). Семь ферментов, участвующих в шикиматном пути, - это DAHP синтеза, 3- дегидрокинат синтеза, 3- дегидрокинат дегидратаза, шикимат дегидрогеназа, шикиматкиназа, EPSP синтеза и хоризмат синтеза. Путь начинается с двух субстратов, фосфоенола пирувата и эритрозы 4 фосфата и заканчивается хоризматом, субстратом для трех ароматических аминокислот. Пятый фермент - шикиматкиназа, который каталитизирует АТФ-зависимую фосфорилирование шикимата для образования шикимата-3 фосфата (показано на рисунке ниже). Затем шикимат-3 фосфат соединяется с фосфоэнолпируватом, чтобы получить 5 энолпирувилшикимат-3 фосфат через фермент 5 энолпирувилшикимат-3 фосфат (EPSP) синтеза. Затем 5 энолпирувилшикимат-3 фосфат превращается в хоризмат хоризматосинтазой. Затем префениновая кислота синтезируется путем перестройки хлоризмата по методу Клайзена мутазой хлоризмата. Префенат окислительно декарбоксилируется с сохранением гидроксильной группы, чтобы получить p гидроксифенилпируват, который трансаминируется с использованием глутамата в качестве источника азота для получения тирозина и α- кетоглутарата.
Начальная точка биосинтеза некоторых фенолов
Фенилаланин и тирозин являются предшественниками, используемыми в биосинтезе фенилпропаноидов. Фенилпропаноиды затем используются для получения флавоноидов, кумаринов, танинов и лигнина. Первым ферментом, который принимает участие в этом процессе, является фенилаланин-аммиачная лиаза (PAL), которая преобразует L-фенилаланин в транс-кислоту корицы и аммиак.
Биосинтез галловой кислоты
Галловая кислота образуется из 3-дегидрошикимата в результате действия фермента шикимат-дегидрогеназы для получения 3,5-дидегидрошикимата. Последнее соединение самопроизвольно перестраивается в галовую кислоту.
Аминокислоты, подобные микоспорину
Микоспорины, как и аминокислоты, являются небольшими вторичными метаболитами, вырабатываемыми организмами, живущими в средах с большим количеством солнечного света, обычно морской среде.
Применение
В фармацевтической промышленности шикимовая кислота из китайского звездного аниса (Illicium verum) используется в качестве исходного материала для производства осэлтамивира (Tamiflu). Хотя шихимовая кислота присутствует в большинстве аутотрофных организмов, она является биосинтетическим промежуточным продуктом и обычно встречается в очень низких концентрациях. Низкий уровень изоляции шикимовой кислоты из китайского звездного аниса является причиной нехватки озельтамивира в 2005 году. Шикимовую кислоту также можно извлекать из семян фруктов солодки (Liquidambar styraciflua). Исследование 2010 года, опубликованное Университетом штата Мэн, показало, что шикимовую кислоту также можно легко извлекать из игл нескольких видов сосны. Защитные группы чаще используются в небольших лабораторных работах и начальной разработке, чем в промышленных производственных процессах, поскольку их использование добавляет дополнительные этапы и материальные затраты в процесс. Однако наличие дешевого хирального строительного блока может компенсировать эти дополнительные затраты, например, шикимовой кислоты для осэлтамивира. Аминошиминовая кислота также является альтернативой шиминовой кислоте в качестве исходного материала для синтеза озельтамивира.
Цель для наркотиков
Шикимат может использоваться для синтеза фторхимической кислоты (6S) 6, антибиотика, который ингибирует ароматический биосинтетический путь. Более конкретно, глифосат ингибирует фермент 5 энолпирувилшикимат-3 фосфатсинтаза (EPSPS). ГМО-культуры, готовые к раунд-апу, преодолевают это ограничение.
Возникновение
Он встречается в листьях папоротника, специальность называется скрипка (свернутые листья молодого папоротника в порядке Cyatheales, собираются для использования в качестве овоща). Эти листья съедобны, но их можно обжарить, чтобы удалить шихимовую кислоту. Шикимовая кислота также является гликозидной частью некоторых гидролизуемых танинов. Кислота хорошо растворяется в воде и нерастворяется в неполярных растворителях, и именно поэтому шикимовая кислота активна только против бактерий с грамположительным полом, из-за непроницаемости внешней клеточной мембраны грамотрицательных.