Via dello shikimato
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.
Indice |
Biosintesi del corismato [modifica]
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.
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.
Shikimato → shikimato-3-fosfato → 5-enolpiruvilshikimato-3-fosfato.
La corismato sintasi è l'enzima che catalizza la reazione 5-enolpiruvilshikimato-3-fosfato → corismato.
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 + NADP+ | shikimato + NADPH + H+ | Shikimato deidrogenasi | ossidazione 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]
Piante e microrganismi generalmente sintetizzano fenilalanina e tirosina tramite il prefenato che è biosintetizzato mediante una trasposizione di Claisen del corismato[2][3]:
La reazione è catalizzata dall'enzima corismato mutasi.
Biosintesi della tirosina [modifica]
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]
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]
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]
- ^ (EN) Bernard D. Davis (1951). Aromatic Biosynthesis I. The Role of Shikimic Acid. Journal of Biological Chemistry 191: 315-326.
- ^ (EN) Helmut Goerisch (1978). On the mechanism of the chorismate mutase reaction. Biochemistry 17 (18): 3700. DOI:10.1021/bi00611a004.
- ^ (EN) Peter Kast, Yadu B. Tewari, Olaf Wiest, Donald Hilvert, Kendall N. Houk, and Robert N. Goldberg (1997). Thermodynamics of the Conversion of Chorismate to Prephenate: Experimental Results and Theoretical Predictions. J. Phys. Chem. B 101 (50): 10976–10982. DOI:10.1021/jp972501l.
Bibliografia [modifica]
- (EN) Klaus M. Herrmann and Lisa M. Weaver (1999). The Shikimate Pathway. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology 50 (1): 473–503. DOI:10.1146/annurev.arplant.50.1.473.
- (EN) Herrmann, K. M. (1995). The Shikimate Pathway: Early Steps in the Biosynthesis of Aromatic Compounds. The Plant Cell Online 7 (7): 907–919. DOI:10.1105/tpc.7.7.907.
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