Via dello shikimato

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La via dello shikimato o via dell'acido shikimico è una via metabolica trovata in batteri, piante, funghi, alghe e parassiti e definita da Bernard Davis negli anni '50 tramite lo studio su ceppi mutanti di Escherichia coli.[1] È responsabile per la biosintesi degli amminoacidi aromatici (fenilalanina, tirosina e triptofano) dal metabolismo dei carboidrati. Gli animali e l'uomo sono privi di questa via, di conseguenza per questi organismi si tratta di amminoacidi essenziali che devono essere ottenuti tramite l'alimentazione.

Biosintesi del corismato[modifica | modifica wikitesto]

Il fosfoenolpiruvato e l'eritrosio 4-fosfato reagiscono formando 3-deossi-arabinoeptulsonato-7-fosfato (DAHP), in una reazione catalizzata dall'enzima DAHP sintasi. Il DAHP viene quindi trasformato in 3-deidrochinato (DHQ), in una reazione catalizzata da DHQ sintasi. La reazione richiede come cofattore NAD, il quale però, contrariamente a quanto mostrato nello schema sottostante, sarà successivamente rigenerato.

Shikimate pathway 1.png

Il 3-deidrochinato viene disidratato a 3-deidroshikimato dall'enzima deidrochinasi, successivamente il deidroshikimato viene ridotto ad acido shikimico dall'enzima shikimato deidrogenasi, che utilizza NADPH quale cofattore.

Shikimate pathway 2.png


Shikimato → shikimato-3-fosfato → 5-enolpiruvilshikimato-3-fosfato.

Chorismate pathway 1.png


La corismato sintasi è l'enzima che catalizza la reazione 5-enolpiruvilshikimato-3-fosfato → corismato.

Chorismate pathway 2.png

Il corismato è l'intermedio fondamentale per la produzione degli amminoacidi aromatici (fenilalanina, triptofano e tirosina) e di altri composti aromatici.

Le sette reazioni della via dello shikimato che portano alla sintesi di corismato sono riassunte nella tabella seguente:

Substrati e coenzimi Prodotti Enzima Tipo di reazione
1 fosfoenolpiruvato + eritrosio 4-fosfato + H2O 3-deossi-arabinoeptulsonato-7-fosfato (DAHP) + fosfato DAHP sintasi
2 3-deossi-arabinoeptulsonato-7-fosfato (DAHP) 3-deidrochinato DHQ sintasi
3 3-deidrochinato 3-deidroshikimato 3-deidrochinato deidratasi eliminazione di una molecola d'acqua
4 3-deidroshikimato + NADPH + H+ shikimato + NADP+ Shikimato deidrogenasi riduzione di un gruppo carbonilico a gruppo ossidrilico
5 shikimato + ATP shikimato-3-fosfato + ADP Shikimato chinasi fosforilazione
6 fosfoenolpiruvato + shikimato-3-fosfato 5-enolpiruvilshikimato-3-fosfato 3-fosfoshikimato 1-carbossiviniltransferasi (EPSPS) condensazione
7 5-enolpiruvilshikimato-3-fosfato + FMN corismato Corismato sintasi

Biosintesi di fenilalanina e tirosina[modifica | modifica wikitesto]

Piante e microrganismi generalmente sintetizzano fenilalanina e tirosina tramite il prefenato che è biosintetizzato mediante una trasposizione di Claisen del corismato[2][3]:

Prephenate biosynthesis.png

La reazione è catalizzata dall'enzima corismato mutasi.

Biosintesi della tirosina[modifica | modifica wikitesto]

Biosintesi della tirosina

Il prefenato è sottoposto a decarbossilazione ossidativa NAD-dipendente con ritensione dell'idrossile, dando luogo al p-idrossifenilpiruvato, successivamente sottoposto ad una reazione di transaminazione dove il glutammato è il donatore del gruppo amminico.

Biosintesi della fenilalanina[modifica | modifica wikitesto]

Biosisntesi della fenilalanina

Il prefenato è decarbossilato con perdita dell'ossidrile per formare fenilpiruvato. Questo subisce transaminazione a fenilalanina, con il glutammato come donatore del gruppo amminico.

I mammiferi sintetizzano la tirosina dall'amminoacido essenziale fenilalanina (phe), introdotto tramite l'alimentazione. La conversione della fenilalanina in tirosina è catalizzata dall'enzima fenilalanina idrossilasi, un'ossigenasi a funzione mista che utilizza un cofattore pterinico, la tetraidrobiopterina. Questo enzima catalizza la reazione di conversione aggiungendo un gruppo ossidrile sull'atomo di carbonio in posizione 6 dell'anello aromatico della fenilalanina.

Biosintesi del triptofano[modifica | modifica wikitesto]

Biosynthesis of tryptophan.svg

Piante e microrganismi generalmente sintetizzano il triptofano dall'acido antranilico. Questo si condensa con Fosforibosil pirofosfato (PRPP), generando Pirofosfato come sottoprodotto. Dopo l'apertura dell'anello della frazione ribosio e dopo decarbossilazione riduttiva, si genera indolo-Gliceraldeide-3-fosfato, che a sua volta si trasforma in indolo. Nell'ultimo passaggio, l'enzima triptofano sintasi catalizza la formazione di triptofano dall'aminoacido serina e dall'indolo.

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ (EN) Bernard D. Davis, Aromatic Biosynthesis I. The Role of Shikimic Acid in Journal of Biological Chemistry, vol. 191, 1951, pp. 315-326.
  2. ^ (EN) Helmut Goerisch, On the mechanism of the chorismate mutase reaction in Biochemistry, vol. 17, nº 18, 1978, p. 3700, DOI:10.1021/bi00611a004.
  3. ^ (EN) Peter Kast, Yadu B. Tewari, Olaf Wiest, Donald Hilvert, Kendall N. Houk, and Robert N. Goldberg, Thermodynamics of the Conversion of Chorismate to Prephenate: Experimental Results and Theoretical Predictions in J. Phys. Chem. B, vol. 101, nº 50, 1997, pp. 10976–10982, DOI:10.1021/jp972501l.

Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]

  • (EN) Klaus M. Herrmann and Lisa M. Weaver, The Shikimate Pathway in Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology, vol. 50, nº 1, 1999, pp. 473–503, DOI:10.1146/annurev.arplant.50.1.473.
  • (EN) K. M. Herrmann, The Shikimate Pathway: Early Steps in the Biosynthesis of Aromatic Compounds in The Plant Cell Online, vol. 7, nº 7, 1995, pp. 907–919, DOI:10.1105/tpc.7.7.907.

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