Назад

ⓘ Энциклопедия | Шикиматный путь - Вики ..




Шикиматный путь
                                     

ⓘ Шикиматный путь

Шикиматный путь - метаболический путь, промежуточным метаболитом которого является шикимовая кислота. Шикиматный путь отмечается как специализированный путь биосинтеза бензоидных ароматических соединений механизм построения бензольных ядер - замыкание ароматических систем посредством внутримолекулярной конденсации по типу кротоновой). Шикиматным путём в природе синтезируются такие известные соединения, как фенилаланин, тирозин, триптофан, бензоат, салицилат. Шикиматный путь является источником ароматических предшественников терпеноидных хинонов, токоферолов, фолата, флавоноидов, лигнинов, суберинов, меланинов, таннинов и огромного множества других соединений, играющих в природе различную роль. Шикиматный путь - один из древнейших эволюционно консервативных метаболических путей; как источник фундаментальных составляющих живой материи фактически представляет собой часть первичного метаболизма. Значение шикиматного пути велико, так как этот путь является единственным установленным путём биосинтеза ряда важнейших природных соединений, в том числе значимых в плане их практического использования. В строгом смысле под шикиматным путём следует понимать только общую часть разветвлённого метаболического процесса - путь биосинтеза хоризмовой кислоты.

                                     

1. История открытия и изучения

В 1935 году немецкий химик-органик Германн Отто Лауренц Фишер 1888 - 1960 и Герда Дангшат? - 1964 отметили, что структурно охарактеризованные ими кислоты хинная и шикимовая могут быть биогенетически метаболически тесно связанными с бензоидными ароматическими соединениями, в частности, с галловой кислотой. Для хинной кислоты была известна биологическая ароматизация. Однако всё же чёткого подтверждения того, что гидроароматические кислоты являются естественными предшественниками природных ароматических соединений, не существовало до 1950-х годов.

В 1950 году американский микробиолог Бернард Дэвис 1916 - 1994, применяя ультрафиолетовое облучение, используя свой оригинальный метод отбора с применением пенициллина, получил серию мутантов Escherichia coli, способных расти лишь в такой питательной среде, в которую добавлялись ароматические соединения. Многие мутанты нуждались в фенилаланине, тирозине, триптофане, пара -аминобензоате и пара -гидроксибензоате в следовых количествах. Неожиданно оказалось, что потребность во всех пяти соединениях можно удовлетворить добавлением шикимовой кислоты шикимата, в то время считавшейся редким соединением, встречающимся лишь у некоторых растений. Другая группа полученных Дэвисом мутантов не отвечала на добавляемый шикимат как на заменяющий ароматические соединения фактор роста, и обнаружилось, что некоторые из этих мутантов сами накапливали в культуральной среде шикимовую кислоту. Мутанты разных групп могли синтрофно расти на минимальной питательной среде.

Таким образом, шикимат, который отнюдь не является ароматическим соединением, оказался промежуточным продуктом в процессах биосинтеза трёх ароматических протеиногенных аминокислот, пара -аминобензоата и других существенных ароматических соединений. Очевидно, у некоторых полученных Дэвисом мутантов был нарушен синтез шикимата, тогда как у других мутантов были блокированы более поздние стадии метаболического процесса.

При помощи ауксотрофных мутантов Escherichia coli, Aerobacter aerogenes и Neurospora crassa и с применением изотопно-меченых соединений был прослежен весь путь от углеводных предшественников до первичных и вторичных метаболитов ароматической природы. Промежуточные соединения удавалось обнаружить и изолировать благодаря тому, что определённые мутанты их накапливали. Эксперименты с мутантами и выделяемыми ими соединениями позволяли выстраивать эти соединения в цепочку и отмечать в этой цепочке места недостающих метаболитов. Установить начальные этапы пути, связывающие его с известными путями, было значительно сложнее. Мутантный штамм Escherichia coli, накапливающий в культуральной среде шикимовую кислоту, выращивали на средах, содержащих в качестве единственного источника углерода 14 C-меченую по определённым позициям d -глюкозу или другие соединения. После этого шикимовую кислоту выделяли. Распределение радиоактивных меток определялось путём ступенчатой химической деструкции. Анализ полученных результатов привёл к выводу, что три из семи атомов углерода молекулы шикимовой кислоты приходят из гликолиза, остальные четыре - из пентозофосфатного пути. Природа исходных соединений была выяснена, когда стал доступен синтетический d -эритрозо-4-фосфат. Было показано, что клеточные экстракты Escherichia coli легко конвертируют d -эритрозо-4-фосфат и фосфоенолпируват в дегидрохиннат. Сначала предположили, а затем экспериментально установили, что промежуточным соединением является семиуглеродный продукт конденсации - соединение, которое теперь известно как ДАГФ. Также, при помощи радиоизотопных меток было показано, что экспериментально наблюдаемое почти количественное превращение под действием бактериальных клеточных экстрактов d -седогептулозо-1.7-дифосфата в дегидрошикимат или шикимат не может быть объяснено преобразованием цельной молекулы, без промежуточного расщепления её на C 4 и C 3 -фрагменты.

Важнейшая часть работы по расшифровке пути была проделана Бернардом Дэвисом в сотрудничестве с исследователями из Колумбийского университета - Дэвидом Спринсоном 1910 - 2007 и Паритхичери Сринивасаном 1927 - 2012. В числе других сотрудников - Масаюки Катажири, Ульрих Вайс, Элизабет Мингиоли, Иван Саламон, Джудит Левин. Значительный вклад в изучение отдельных стадий процесса внесли также австралийцы Франк Гибсон 1923 - 2008, Джеймс Питтард и многие другие исследователи. Полная картина метаболического пути стала ясна в 1962 - 1964 годах, когда Франк Гибсон наконец выделил и изучил долго ускользавшую от наблюдения субстанцию "compound X" - недостающий промежуточный метаболит, структура которого до этого уже была предсказана впоследствии подтверждена Ллойдом Джэкмэном при помощи ЯМР-спектроскопии. По предложению своего тестя это соединение Гибсон назвал хоризматом хоризмовой кислотой. Гипотеза Дэвиса была доказана, гипотеза Спринсона последний общий предшественник трёх ароматических аминокислот - фосфошикимовая кислота подтверждения не получила.

В 1950-х годах был, как описано выше, установлен путь биосинтеза дегидрохинната через ДАГФ, долго считавшийся единственным. В геномную эру стали накапливаться факты, которые требовали объяснения. Наиболее любопытным было то, что во многих геномах не выявлялось ортологов генов биосинтеза дегидрохинната при наличии ортологов генов его дальнейшего метаболизма. Результаты последовавших исследований метаболических возможностей организмов подтвердили предположения о существовании альтернативного пути биосинтеза дегидрохинната. В 2004 году были опубликованы результаты исследований американского биохимика Роберта Уайта по расшифровке пути биосинтеза дегидрохинната через ADTH. Однако предложенная Уайтом гипотетическая схема биосинтеза DKFP прекурсор ADTH впоследствии не подтвердилась. В 2006 году Роберт Уайт и Сюй Хуэйминь сообщили, что им удалось выяснить истинный путь биосинтеза DKFP у Methanocaldococcus jannaschii.

Название пути

Название "шикиматный путь" the shikimate pathway, также можно встретить "путь шикимовой кислоты" the shikimic acid pathway, было определено исторически изучение началось с установления метаболической роли шикимовой кислоты, см. выше. В 1979 году Флос H. G. Floss, желая подчеркнуть ключевую роль и мультипотентность другого важнейшего промежуточного соединения хоризмата, предложил название "the chorismate pathway". Ввиду того, что хоризмат находится хотя и в важнейшей, но не единственной точке ветвления цепочки химических превращений, и в силу того, что старое название к тому времени уже хорошо закрепилось, подобное переименование было признано контрпродуктивным и от него отказались. Другое возможное название, "the aromatic pathway", также было отвергнуто, так как многие ароматические соединения синтезируются иными путями, некоторые же неароматические продукты синтезируются из шикиматных предшественников, минуя стадию ароматизации.

Годы открытия основных соединений смотри в приложении.

                                     

2. Распространённость и локализация

Шикиматный путь осуществляется в клетках прокариот как бактерий, так и архей и эукариот. У растений реакции шикиматного пути проходят в цитозоле и, практически независимо, в пластидах главным образом в хлоропластах, однако гены практически всех ферментов локализованы в ядре; при нормальных условиях роста около 20 % всего усваиваемого растением углерода протекает этим путём, в масштабе биосферы по некоторым оценкам это составляет около 7×10 12 тонн в год. У организмов, клетки которых не содержат пластиды, шикиматный путь протекает в цитозоле. Многоклеточные животные Metazoa не имеют ферментной системы шикиматного пути, так как получают протеиногенные ароматические аминокислоты и прочие необходимые продукты шикиматного пути в достаточном количестве с пищей или от симбионтов и потому эволюцией освобождены от необходимости их биосинтеза de novo. С другой стороны, избавившись от "лишнего" ещё на этапе своего эволюционного становления, животные попали в зависимость от ряда экзогенных соединений незаменимые аминокислоты, значительная часть витаминов. Животные способны преобразовывать готовые ароматические продукты шикиматного пути, в частности, способны превращать незаменимую аминокислоту фенилаланин в тирозин, являющийся заменимой аминокислотой при условии достаточного поступления фенилаланина с пищей. Шикиматный путь частично или полностью утрачен также некоторыми микроорганизмами, живущими исключительно в богатых необходимыми веществами средах.

У бактерий три реакции, завершающие биосинтез фенилаланина, могут проходить как в цитозоле, так и в периплазматическом пространстве или экстрацеллюлярно.

                                     

3. Начальные этапы шикиматного пути

В настоящее время известно два пути биосинтеза дегидрохинната - предшественника шикимата. Это классический путь через ДАГФ и обнаруженный позже у архей путь через ADTH.

                                     

3.1. Начальные этапы шикиматного пути Путь через ДАГФ

Наиболее распространённым в органическом мире и первым изученным путём образования дегидрохинната является путь его биосинтеза из d -эритрозо-4-фосфата и фосфоенолпирувата. d -Эритрозо-4-фосфат образуется преимущественно в системе транскетолазных и трансальдолазных реакций окислительного и восстановительного пентозофосфатных путей, а также, у некоторых микроорганизмов, - при участии фосфокетолазы. Фосфоенолпируват образуется в процессе гликолитического распада углеводов и из оксалоацетата, а у ряда организмов - также одностадийно из пирувата. Сначала происходит взаимодействие по типу альдольной конденсации d -эритрозо-4-фосфата и фосфоенолпирувата с образованием семиуглеродного соединения 3-дезокси- d - арабино -гепт-2-улозонат-7-фосфат. Осуществляющий эту реакцию фермент - ДАГФ-синтаза КФ 2.5.1.54 - представлен, как правило, несколькими изоформами; известно 2 класса. Далее ДАГФ претерпевает внутримолекулярную альдольную конденсацию циклизацию, что даёт дегидрохиннат. Реакцию осуществляет фермент 3 -дегидрохиннат-синтаза КФ 4.2.3.4, требующая в качестве кофермента NAD, который участвует в механизме реакции, потому как во время каталитического акта сначала происходит окисление гидроксильной группы при C5-атоме углерода молекулы ДАГФ в карбонильную, а в дальнейшем - восстановление этой карбонильной группы обратно в гидроксильную механизм, характерный и для других циклаз фосфорилированных углеводов. Считается, что в реакцию ДАГФ вовлекается в полукетальной α-пиранозной форме на схеме из некоторых соображений приведена только формула открытой кето-формы ДАГФ.

Описанный путь биосинтеза дегидрохинната характерен для бактерий, эукариот и части архей.



                                     

3.2. Начальные этапы шикиматного пути Путь через ADTH

У многих архей активность ДАГФ-синтазы не была показана, а при исследовании их геномов не удалось выявить каких-либо ортологов генов ДАГФ-синтазы. Не было обнаружено и ортологов генов известного класса 3-дегидрохиннат-синтазы. Впоследствии выяснилось, что биосинтез дегидрохинната у этих организмов осуществляется другим путём. В экспериментах на Methanocaldococcus jannaschii установлено, что исходными соединениями служат d -глицеральдегид-3-фосфат, дигидроксиацетонфосфат, l -аспартат-4-семиальдегид. d -Глицеральдегид-3-фосфат и дигидроксиацетонфосфат глицерон-фосфат образуются в клетке разными путями, в том числе в системе транскетолазных, трансальдолазных реакций и в ходе гликолитического распада углеводов. l -Аспартат-4-семиальдегид, также как и названные триозофосфаты, не является специфическим соединением данного метаболического пути; образуется восстановлением β-карбоксильной группы l -аспартата, является предшественником ряда протеиногенных аминокислот. Отщепление фосфата от d -глицеральдегид-3-фосфата генерирует пирувальдегид метилглиоксаль, который под влиянием фруктозо-1.6-дифосфат-альдолазы класса I фермент с достаточно низкой субстратной специфичностью конденсируется с дигидроксиацетонфосфатом вступает в реакцию в свободном виде либо в виде других субстратов альдолазы - d -фруктозо-1-фосфата или d -фруктозо-1.6-дифосфата с образованием 6-дезокси-5-кетофруктозо-1-фосфата сокр. англ. DKFP. DKFP далее под влиянием другой родственной неспецифической альдолазы КФ 4.1.2.13 / 2.2.1.10 взаимодействует с l -аспартат-4-семиальдегидом с образованием 2-амино-3.7-дидезокси- d - трео -гепт-6-улозоната сокр. англ. ADTH, синоним: 2-амино-2.3.7-тридезокси- d - ликсо -гепт-6-улозонат. Последнее соединение окислительно дезаминируется и циклизуется в дегидрохиннат под влиянием NAD-зависимого фермента дегидрохиннат-синтазы-II КФ 1.4.1.24.

Итак, возникающий в результате циклизации шестичленный карбоцикл в дальнейшем подвергается ароматизации в большинстве случаев.

                                     

4. Дальнейшие превращения дегидрохинната

Дегидрохиннат может обратимо восстанавливаться NAD-, NADP- и PQQ-зависимыми дегидрогеназами в хиннат, роль в биосинтезе ароматических соединений которого обсуждается. Однако строго доказано, что на пути к предшественникам важнейших ароматических соединений если не необходимым, то по крайней мере основным у всех хорошо изученных в этом отношении организмов этапом является обратимая дегидратация фермент: 3-дегидрохиннат-дегидратаза КФ 4.2.1.10, стереохимия - 1.2- син -элиминирование для ферментов типа I и 1.2- анти -элиминирование в случае ферментов типа II) дегидрохинната в дегидрошикимат. У ряда организмов дегидрошикимат окисляется NADP-зависимой дегидрогеназой в 3.5-дидегидрошикимат или под влиянием 3-дегидрошикимат-дегидратазы КФ 4.2.1.118 может обратимо дегидратироваться в ароматическое соединение протокатехат. Но на пути к наиболее важным ароматическим соединениям дегидрошикимат должен претерпеть ряд других химических изменений. Дегидрошикимат обратимо восстанавливается NAD-, NADP- и PQQ-зависимыми дегидрогеназами в шикимат, далее следует необратимая киназная реакция фермент: шикимат-киназа КФ 2.7.1.71, макроэргический донор фосфорильной группы - ATP). Образовавшийся шикимат-3-фосфат фосфошикимат взаимодействует с фосфоенолпируватом и образуется 5-карбоксивинил-шикимат-3-фосфат фермент: ЕПШФ -синтаза, англ. EPSP synthase КФ 2.5.1.19). Две последние реакции рассматриваются как подготовительные для последующих реакций элиминирования, необходимых для завершения π-электронного секстета бензольного кольца ароматизации. Необратимая реакция элиминирования фосфат-аниона даёт хоризмат фермент: хоризмат-синтаза КФ 4.2.3.5 - флавопротеид, кофактором является FMN red либо FAD red, бифункциональные хоризмат-синтазы обладают к тому же NAD red или NADP red -зависимой флавин-редуктазной активностью). Стереохимически реакция происходит как 1.4- анти -элиминирование, что предполагает механизм более сложный предположительно радикальный, принимая во внимание структурные особенности субстрата и характер кофакторов, чем простое синхронное сопряжённое элиминирование, иначе происходило бы нарушение правил орбитальных взаимодействий. В строгом смысле, собственно шикиматный путь образованием хоризмата завершается. От хоризмата расходятся по крайней мере семь путей, ведущих к ароматическим соединениям и родственным им хинонам в приведённом ниже общем обзоре этих путей отражена основная биосинтетическая роль шикиматного пути.

П р и м е ч а н и е к р и с у н к у: На схеме отмечены различные возможные биохимические превращения, обычно не все из которых реализуются в конкретных организмах. Отмечены наиболее важные биохимические превращения, но разнообразие возможных превращений не ограничивается лишь этими. Хотя некоторые отмеченные на схемах здесь и далее реакции принципиально обратимы обратимость реакций отмечена в соответствии с KEGG Pathway, равновесие в физиологических условиях может быть практически нацело смещено в определённую сторону, что обусловлено термодинамическими и другими факторами. Каноническая часть шикиматного пути размещена в верхней трети рисунка. Маленькой красной стрелочкой указана та стадия, которую блокирует глифосат ЕПШФ-синтазная реакция.

В узком смысле шикиматный путь - каскад из 7 -ми ферментативных реакций, приводящий к образованию хоризмата - общего предшественника ряда важнейших соединений. Краткая информация по этим реакциям сведена в таблицу, которая вынесена в приложение



                                     

4.1. Дальнейшие превращения дегидрохинната Пути, расходящиеся от хоризмата

В живой природе выявлено не менее семи различных путей, расходящихся от хоризмата и приводящих к ароматическим соединениям, а также родственным им хинонам:

  • через пара-гидроксибензоат к убихинону и другим соединениям.
  • через префенат к фенилаланину, тирозину, фенилпропаноидам и другим соединениям.
  • через 2-амино-4-дезоксихоризмат к пигментам и антибиотикам феназинового ряда.
  • через 4-амино-4-дезоксихоризмат к пара -аминобензоату, фолату, хлорамфениколу и другим соединениям.
  • через изохоризмат к структурным производным нафталина нафтохинонам, салицилату и другим соединениям.
  • через антранилат к индолу, триптофану и другим соединениям.
  • через футалозин к нафтохинонам и, возможно, к другим соединениям.

Известны и другие превращения хоризмата, например, присутствующая в его структуре эфирная связь может подвергаться гидролизу. Это путь к алициклическому соединению 1 R,3 R,4 R-3.4-дигидроксициклогексан-1-карбоксилату. Аналогично может начинаться биосинтез циклогексилкарбонил-КоА.

                                     

4.2. Дальнейшие превращения дегидрохинната Путь через префенат

Изомеризация хоризмата в префенат происходит в результате -сигматропную перегруппировку изохоризмата в изопрефенат. Из изопрефената образуются непротеиногенные аминокислоты мета -карбоксифенилаланин и мета -карбокситирозин - вторичные метаболиты высших растений Nicotiana silvestris, Iris sp. и др. Изопрефенат - наиболее вероятный предшественник 3-формилтирозина, найденного у Pseudoalteromonas tunicata.

                                     

4.3. Дальнейшие превращения дегидрохинната Футалозиновый путь

Биоинформатический анализ секвенированных геномов привёл к обнаружению у некоторых прокариот другого пути от хоризмата к менахинонам. В начале этого пути в ходе ферментативной реакции из хоризмата, инозина аденозина и фосфоенолпирувата образуется футалозин аминодезоксифуталозин.

При синтезе менахинонов через изохоризмат и по футалозиновому пути наблюдается разный характер включения в структуру групп атомов, составляющих скелеты исходных соединений в этих путях второй хиноидный карбоцикл достраивается к карбоциклу хоризмата с разных сторон).

                                     

4.4. Дальнейшие превращения дегидрохинната Неароматические продукты шикиматного пути

Шикиматный путь является специализированным путём биосинтеза ароматических соединений, но может быть рассмотрен как источник ряда неароматических. В основном это соединения, образующиеся из ароматических продуктов шикиматного пути в результате утраты ими ароматичности. Примером может служить диен-изоцианидный антибиотик продуцирует Trichoderma hamatum, предшественником которого является тирозин:

Ещё пример: фенилацетат продукт метаболических превращений фенилпирувата и фенилаланина - биосинтетический предшественник некоторых структурных производных циклогептана ω-циклогептил-жирных кислот.

В других случаях бензольные кольца шикиматного происхождения могут утрачивать ароматичность без разрушения или перестройки углеродного скелета. Так, Rhodopseudomonas palustris способен утилизировать ароматические соединения, в частности деароматизует бензоат, в фототрофных анаэробных условиях гидрируя его до циклогекс-1-ен-1-карбоксилата дальнейшая утилизация последнего способна покрывать потребность клетки в углероде. Цианобактериальный дипептид радиозумин, состоит из модифицированных остатков аминокислот, предположительно являющихся метаболическими производными пара -аминофенилаланина с частично гидрированными кольцами. В то же время установлено, что собственные биосинтетические пути разнообразных неароматических структурных производных ароматических аминокислот, таких как 2.5-дигидрофенилаланин, 2.5-дигидротирозин, тетрагидрофенилаланин, тетрагидротирозин, 2.5-дигидростильбен, 2-карбокси-6-гидроксиоктагидроиндол структурный компонент цианобактериального пептида эругинозина, антикапсин предшественник бацилизина, исходят от префената. Известен фермент, префенат-декарбоксилаза, участвующий в синтезе этих соединений и декарбоксилирующий префенат без сопутствующей дегидратации или окисления, что позволяет избежать ароматизации, характерной для более известных метаболических превращений префената. Кетомицин антибиотик алициклической структуры также образуется из префената.

Известны также неароматические продукты, синтезируемые из относительно ранних промежуточных неароматических соединений шикиматного пути. В качестве примера таких продуктов можно назвать микоспорины микоспорин-подобные аминокислоты, которые обнаруживаются в таксономически разнообразных морских, пресноводных и наземных организмах. Один из метаболических путей, приводящих к микоспоринам, ответвляется от шикиматного пути на уровне дегидрохинната. Существование этого пути установлено в экспериментах с аскомицетом Trichothecium roseum. Другой выявленный цианеи: Nostoc punctiforme, Chlorogloeopsis sp. путь биосинтеза микоспоринов не использует промежуточные соединения шикиматного пути, но протекает с участием 2- эпи -5- эпи -валиолон-синтазы - гомолога 3-дегидрохиннат-синтазы. Исходным соединением является d -седогептулозо-7-фосфат - центральный метаболит, соединение, имеющее определённые черты структурного сходства с ДАГФ.

Известны также продукты взаимодействия ароматических продуктов шикиматного пути с неароматическими промежуточными соединениями шикиматного же пути. Так, 5- O -кофеоилшикимат дактилифрат и 3- O -кофеоилшикимат неодактилифрат представляют собой шикимовую кислоту, у которой C5-гидроксил этерифицирован остатком ароматической кофейной кислоты. Известными производными хинната аналогичного строения являются хлорогенат и неохлорогенат.



                                     

5. Термодинамический аспект

Термохимия и кинетика отдельных реакций шикиматного пути хорошо изучены. Проводились специальные термодинамические исследования и расчёты. Ниже - данные по отдельным реакциям.

1). Термодинамика ДАГФ-синтазной реакции

ФЕПaq + d -Э4Фaq + H 2 O1 = ДАГФaq + Фaq

C 3 H 2 O 6 P 3− aq + C 4 H 7 O 7 P 2− aq + H 2 O l = C 7 H 10 O 10 P 3− aq + H O 4 P 2− aq

Тепловой эффект реакции изменение энтальпии системы, молярная энтальпия реакции, измеренный калориметрически при T = 298.15 K, pH = 8.18, I m = 0.090 моль/кг, Tris + HCl буфер; установившейся кажущейся константе равновесия K′ > 1.4 10 3:

Δ r H m cal = −67.7 ± 1.5 кДж/моль

Расчётная стандартная молярная энтальпия реакции T = 298.15 K и I m = 0:

Δ r H ɵ m = −70.0 ± 3.0 кДж/моль ~ −17 ккал/моль

Расчётная стандартная молярная свободная энергия Гиббса реакции T = 298.15 K и I m = 0:

Δ r G ɵ m ≈ −39 кДж/моль

Расчётная K ⊖ = e − Δ G m ⊖ / R T {\displaystyle \ K^{\ominus }=e^{-\Delta G_{m}^{\ominus }/RT}} константа равновесия T = 298.15 K и I m = 0:

K ɵ ≈ 7 10 6

2). Термодинамика 3-дегидрохиннат-синтазной реакции

ДАГФaq = DHQaq + Фaq

C 7 H 10 O 10 P 3− aq = C 7 H 9 O 6 − aq + H O 4 P 2− aq

Тепловой эффект реакции, измеренный калориметрически:

Δ r H m cal = −50.9 ± 1.1 кДж/моль

Расчётная стандартная молярная энтальпия реакции T = 298.15 K и I m = 0:

Δ r H ɵ m = −51.1 ± 4.5 кДж/моль ~ −12 ккал/моль

Расчётная константа равновесия T = 298.15 K и I m = 0:

K ≈ 2 10 14

3). Термодинамика 3-дегидрохиннат-дегидратазной реакции

DHQaq = DHSaq + H 2 O1

C 7 H 9 O 6 − aq = C 7 H 7 O 5 − aq + H 2 O l

Тепловой эффект реакции, измеренный калориметрически:

Δ r H m cal = 2.3 ± 2.3 кДж/моль

Расчётная стандартная молярная энтальпия реакции T = 298.15 K и I m = 0:

Δ r H ɵ m = 2.3 ± 2.3 кДж/моль ~ 0.5 ккал/моль

Расчётная константа равновесия T = 298.15 K и I m = 0:

K = 4.6 ± 1.5

4). Термодинамика шикимат-дегидрогеназной реакции

шикиматaq + NADPaq = дегидрошикиматaq + NADPHaq

На основе данных спектрофотометрии были получены следующие значения констант равновесия для этой реакции:

K′ = 0.097 T = 298.15 K, pH = 7.6

K′ = 0.18

K′ = 0.175

K′ = 0.036

K′ = 0.0361

8). Термодинамика хоризматмутазной реакции

хоризматaq = префенатaq

Рассчитанные при помощи теории молекулярных орбиталей значения энергии активации хоризмата в газовой фазе:

Дианионная форма: 277.4 кДж/моль конформация переходного состояния "кресло", 282.8 кДж/моль конформация "ванна". Протонирование стабилизирует переходные формы: энергия активации для конформации "кресло" и конформации "ванна" диацидной формы принимает значения 247.3 кДж/моль и 248.5 кДж/моль соответственно, в водном растворе может снижаться до 86.6 кДж/моль. Так как различия значений энергии активации незначительны, определить преобладающий путь через "кресло" или через "ванну" неферментативной конверсии хоризмата в префенат затруднительно. Обладая наибольшим сродством к определённому переходному состоянию, хоризматмутаза использует путь через "кресло".

Тепловой эффект реакции, измеренный калориметрически T = 298.15 K:

Δ r H m cal = −55.4 ± 2.3 кДж/моль ~ −13 ккал/моль

Полученное при помощи квантовомеханических расчётов значение теплового эффекта −46.4 кДж/моль хорошо согласуется с экспериментально измеренным, что является подтверждением как достаточно глубокого понимания природы этой реакции, так и адекватности используемых для расчётов теоретических моделей.

Оценочное значение стандартной молярной энтропии реакции:

Δ r S ɵ m ≈ 3 Дж/моль К

Расчётная стандартная молярная энергия Гиббса реакции T = 298.15 K:

Δ r G ɵ m ≈ −56 кДж/моль

Расчётная константа равновесия:

K ≈ 7 10 9 для конверсии хоризмат 2− aq в префенат 2− aq при T = 298.15 K). Для всех практических целей эта реакция может считаться необратимой, в то же время на схемах KEGG Pathway реакция помечена как обратимая.

                                     

6. Связь с другими метаболическими путями

Помимо очевидных связей с путями, производящими исходные соединения шикиматного пути, отдельными примерами можно осветить другого рода связи с другими метаболическими путями.

Некоторые соединения могут синтезироваться шикиматным путём, но этот путь для них не является единственным возможным путём биосинтеза.

Так, протокатехат у некоторых организмов может синтезироваться из дегидрошикимата в основном при его катаболической утилизации. Протокатехат также является типичным метаболитом, образующимся в процессе биодеградации ароматических и гидроароматических соединений самого различного происхождения. К примеру, продукт поликетидного пути 6-метилсалицилат под влиянием 6-метилсалицилат-декарбоксилазы КФ 4.1.1.52 декарбоксилируется в мета -крезол, который через серию реакций окисления метильной группы NADP-зависимыми дегидрогеназами может давать протокатехат.

Следует также отметить, что протокатехат является одним из основных промежуточных продуктов биодеградации таких соединений как толуол, ПАУ, бензойная, фталевая и терефталевая кислоты, некоторые азакрасители и другие соединения.

В растениях галлат образуется в реакциях пути шикимовой кислоты, но в грибах это соединение может быть синтезировано поликетидным путём.

Другого рода взаимодействие метаболических путей можно отметить при синтезе иногда отдельно выделяемых так называемых соединений смешанного пути биосинтеза. В качестве примера таких соединений смешанного биосинтеза можно назвать терпеноидные хиноны, в составе молекул которых легко можно различить циклическую структуру шикиматного происхождения и изопреноидную боковую цепь. В структуре многих природных соединений присутствуют бензольные кольца, синтезированные разными способами, в том числе шикиматным и поликетидным путями. Хорошо известный пример соединений такого типа - флавоноиды, у которых кольцо B - шикиматного происхождения, а кольцо А - формируется поликетидным путём.

                                     

6.1. Связь с другими метаболическими путями Хиннат-шикиматный катаболический путь

Кроме биосинтетического шикиматного пути различают также хиннат-шикиматный катаболический путь иногда также называемый гидроароматическим путём, ответственный за быструю утилизацию излишних количеств хинной, шикимовой и дегидрошикимовой кислот. Избыточный шикимат и хиннат, которые могут поступать в клетку экзогенно посредством специальных переносчиков, в результате обратимых реакций превращаются в дегидрошикимат, дегидратирующийся далее в протокатехат эти реакции уже отмечались выше. Протокатехат далее, подвергаясь диоксигеназному орто -расщеплению, деградирует до 3-кетоадипата, который затем распадается на субстраты цикла Кребса ацетил-CoA, сукцинил-CoA - так называемый кетоадипатный путь. Подвергаясь же диоксигеназному мета -расщеплению, протокатехат деградирует до пирувата и формиата менее распространённый путь диссимиляции протокатехата. Индуцибельный хиннат-шикиматный катаболический путь известен у грибов Neurospora crassa и бактерий Corynebacterium glutamicum. Используя хиннат-шикиматный катаболический путь, эти организмы способны расти, потребляя хинную или шикимовую кислоты в качестве единственного источника углерода и энергии.

                                     

7. Гены и ферменты

Краткая информация по ферментам и катализируемым ими реакциям сведена в таблицу, которая вынесена в приложение

Гены прокариот, отвечающие за семь реакций, составляющих путь от d -эритрозо-4-фосфата и фосфоенолпирувата до хоризмата в большинстве случаев имеют название aro -гены. Гены, ответственные за образование фенилаланина и тирозина из хоризмата - phe - и tyr -гены, соответственно, гены биосинтеза триптофана - trp -гены. Существенное значение для шикиматного пути могут иметь также гены qui A, qui B, qut E, qa- 3, ydi B, shi A и некоторые другие. Определённые aro -, phe - и trp - гены не имеют прямого отношения к рассматриваемым здесь биохимическим процессам, но косвенно влияют на них. К примеру, aro P - ген, ответственный за транспорт ароматических аминокислот, phe P - ген, кодирующий фенилаланин-специфичную пермеазу, phe S, phe T, tyr S, trp S - гены соответствующих аминоацил-тРНК-синтетаз субъединиц в случае фенилаланиновой. Функция генов aro I, aro M не путать с эукариотическим arom -супергеном не установлена по состоянию на сентябрь 1998 года, однако окружение в том числе предполагаемые регуляторные участки этих генов позволяет полагать, что они функционально как-то связаны с обменом ароматических соединений. Для генов растений предлагалось название shk -гены.

Гены шикиматного пути широко разбросаны по геному, и следуют в различном порядке даже у достаточно близких видов, как правило, не входят в состав единого регулона хотя в геномах архей наблюдается тенденция к кластеризации. В геноме архебактерии Halobacterium salinarum гены начальных этапов шикиматного пути OE1472F - ген-паралог fba 2 - фруктозо-1.6-дифосфат-альдолазы класса I и OE1475F - ген дегидрохиннат-синтазы-II включены в триптофановый оперон. Известны и псевдогены. У не имеющей шикиматного пути лактобактерии Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus ATCC 11842, например, есть псевдогены aro Apseudo, aro Cpseudo, aro Kpseudo.

У высших растений гены шикиматного пути локализованы в хромосомах ядра и содержат характерные пластидные сигнальные последовательности кодируют лидерную N-терминальную сигнальную последовательность полипептида, необходимые для транспорта белковых продуктов этих генов в пластиды.

Для полноценного функционирования ферментной системы шикиматного пути нужно присутствие определённого набора кофакторов, в том числе двухзарядных ионов металлов. Отдельные ферменты могут быть требовательны к присутствию в среде определённого иона, другие ионы могут оказывать ингибирующее влияние, в случае других ферментов эти ионы в определённой мере взаимозаменяемы. Ферменты, полученные из разных организмов, а порой и изоферменты одного организма, могут сильно отличаться по отношению к активирующим ионам. Например, дегидрохиннат-синтаза Pyrococcus furiosus проявляет максимальную активность в присутствии Cd 2+ в присутствии любого другого иона активность ниже или отсутствует, для дегидрохиннат-синтаз из других источников подобной требовательности к присутствию катионов кадмия не наблюдается.

Практически все описанные ферменты собственно шикиматного пути 7 реакций являются мономерными, либо представляют собой гомодимерные, гомотетрамерные, гомогексамерные белки с числом активных центров соответствующим числу субъединиц. Среди различных ферментов дальнейших превращений хоризмата встречаются гетеромерные белки. Существуют и охарактеризованы также нековалентные комплексы ферментов например, ДАГФ-синтаза/хоризматмутаза + шикимат-киназа у Bacillus subtilis.

                                     

7.1. Гены и ферменты Fusion

Ферменты шикиматного пути во многих случаях являются многофункциональными. Эти белки - продукты слившихся генов. Среди ферментов шикиматного пути известны следующие бифункциональные белки:

  • шикимат-киназа/шикимат-дегидрогеназа Methanoplanus petrolearius и др.
  • ДАГФ-синтаза/хоризматмутаза продукт гена aro AG Bacillus subtilis.
  • шикимат-киназа/ЕПШФ-синтаза Plasmodium
  • шикимат-киназа/3-дегидрохиннат-синтаза продукт гена aro KB Escherichia и др.
  • дегидрохиннат-дегидратаза/шикимат-дегидрогеназа продукт гена aro DE Chlamydia, Treponema и др.
  • 3-дегидрохиннат-синтаза/дегидрохиннат-дегидратаза Rhizopus
  • хоризмат-синтаза/флавин-редуктаза известен у многих аэробных организмов

Трифункциональные белки:

  • 3-дегидрохиннат-синтаза/хоризмат-синтаза/флавин-редуктаза NADP red -зависимая известен у Bacillus subtilis

Также хорошо известны многофункциональные белки и среди ферментов дальнейших превращений хоризмата:

  • антранилатсинтаза/антранилат-фосфорибозилтрансфераза.
  • антранилатсинтаза/индол-3-глицерол-фосфат-синтаза/фосфорибозилантранилат-изомераза TRP1
  • пара -аминобензоат-синтаза/4-амино-4-дезоксихоризмат-лиаза продукт гена pab BC
  • триптофан-синтаза/фосфорибозилантранилат-изомераза продукт гена trp BF
  • хоризматмутаза/префенатдегидратаза продукт гена phe A Escherichia и др.
  • и др.
  • хоризматмутаза/префенатдегидрогеназа продукт гена tyr A Escherichia и др.
  • индол-3-глицерол-фосфат-синтаза/фосфорибозилантранилат-изомераза продукт гена trp CF
  • антранилатсинтаза/индол-3-глицерол-фосфат-синтаза TRP3
  • тетрафункциональный белок PHYLLO
                                     

7.2. Гены и ферменты Пентафункциональный белок arom

У эукариот протисты, грибы известен цитоплазматический пентафункциональный белок arom продукт arom -супергена, сочетающий в одной полипептидной цепи домены с 3-дегидрохиннат-синтазной КФ 4.2.3.4, 3-фосфошикимат-1-карбоксивинил-трансферазной КФ 2.5.1.19, шикимат-киназной КФ 2.7.1.71, 3-дегидрохиннат-дегидратазной КФ 4.2.1.10, тип I, и шикимат-дегидрогеназной КФ 1.1.1.25 активностями домены перечислены по порядку от N-конца. Таким образом, белок arom осуществляет все пять реакций на пути от ДАГФ к 5-карбоксивинил-шикимат-3-фосфату. Белок arom Rhizoctonia solani возбудитель корневой гнили сельскохозяйственных растений состоит из 1618 аминокислотных остатков и имеет массу 173 кДа, в полностью функциональном состоянии помимо других необходимых кофакторов NAD ox содержит два иона цинка Zn 2+.

                                     

7.3. Гены и ферменты Генетическая архитектура

Организация в геномах важнейших модельных организмов подобраны наиболее эволюционно отдалённые организмы, выбраны наиболее детально изученные штаммы:

Расположение aro -генов в хромосоме Escherichia coli K-12 Escherichia coli str. K-12 substr. MG1655:

aro P, aro L, aro M, aro G, aro A, aro T, aro D, aro H, aro C, aro F, aro E, aro KB, aro I.

Расположение генов шикиматного пути в хромосоме Microcystis aeruginosa NIES-843:

ccm A, aro A, aro C, aro K, aro B, aro Q, aro E.

Расположение генов шикиматного пути в хромосоме Streptomyces avermitilis MA-4680:

aro E, aro A ЕПШФ-синтаза, 3800068.3801408, aro G ДАГФ-синтаза, 7323905.7325257, aro D дегидрохиннат-дегидратаза, 7538791.7539270, aro E шикимат-дегидрогеназа, 8180666.8181502, aro C хоризмат-синтаза, 8181892.8183076, aro K шикимат-киназа, 8183073.8183588, aro B 3-дегидрохиннат-синтаза, 8183585.8184676.

Расположение генов шикиматного пути в хромосоме Bacillus subtilis BSn5:

BSn5_01775, aro B, BSn5_01830, aro D, BSn5_02785, aro E, BSn5_05730, aro K.

Расположение генов шикиматного пути в хромосоме Methanocaldococcus jannaschii DSM 2661:

MJ_0246, MJ_0400, MJ_0502, MJ_1084 aro E, MJ_1175, MJ_1249, MJ_1440 →, шикимат-киназа GHMP-kinase superfamily, 1407283.1408131), MJ_1454 aro D.

Расположение генов шикиматного пути в хромосоме Aeropyrum pernix K1:

aro C, aro A, aro K ←, шикимат-киназа GHMP-kinase superfamily, 387262.388104), aro E, aro D, aro B, aro G, aro A.

Расположение генов шикиматного пути в хромосомах Saccharomyces cerevisiae S288c гаплоидное число хромосом - 16:

Расположение генов шикиматного пути в хромосомах Populus trichocarpa гаплоидное число хромосом - 19:

                                     

8. Регуляция

Механизмы регуляции шикиматного пути наиболее полно изучены на микроорганизмах. Прокариоты > 90 % своих энергетических ресурсов тратят на биосинтез белка, основным выходом шикиматного пути у большинства прокариот являются ароматические протеиногенные аминокислоты. Поэтому у большинства прокариот решающая роль в регуляции шикиматного пути отведена именно трём протеиногенным аминокислотам - фенилаланину, тирозину и триптофану. Внутриклеточные концентрации протеиногенных аминокислот имеют критическое значение и в случае любых других живых организмов. Но в случае растений, например, ароматические аминокислоты нельзя назвать "конечными продуктами", так как из них интенсивно синтезируются вторичные метаболиты, которые могут составлять значительную часть сухой массы. Считается, что у растений шикиматный путь регулируется сложнее и преимущественно на транскрипционном уровне.

Регуляция шикиматного пути осуществляется посредством контроля синтеза ключевых ферментов и путём регуляции активности этих ферментов. Как и в случае большинства других метаболических путей, для шикиматного пути наиболее характерна регуляция самой первой специфической реакции у большинства организмов - это ДАГФ-синтазная реакция. Репрессию синтеза ДАГФ-синтазы на транскрипционном уровне могут вызывать фенилаланин, тирозин и триптофан.

У большинства микроорганизмов ДАГФ-синтаза представлена тремя изозимами, каждый из которых подвержен ретроингибированию одной из трёх аминокислот - фенилаланином. За цитозольный и хлоропласт-локализованный варианты шикиматного пути ответственны разные гены и, соответственно, разные изозимы.

                                     

9. Эволюция

Продуктами шикиматного пути являются протеиногенные аминокислоты и предшественники важнейших кофакторов; шикиматный путь достаточно консервативен, выявлен у наиболее эволюционно отдалённых организмов - представителей трёх доменов и, по-видимому, не имеет альтернативы. Эти факты указывают на то, что эта система химических превращений в близком к современному виде сформировалась на заре эволюции более 3 миллиардов лет назад, а зародилась, вероятно, ещё до становления генетического кода. Факт специфичности для большинства архей иных начальных этапов шикиматного пути, имеющих лишь некоторые черты сходства с начальными этапами шикиматного пути бактерий и эукариот, становится в ряд с множеством других существенных отличительных признаков и согласуется с представлениями об очень раннем эволюционном обособлении этой группы живых организмов.

Гены и белковые продукты этих генов являются эволюционирующими образованиями. Изучение различий в структурах генов и ферментов шикиматного пути, а также различия в его регуляторных механизмах даёт ценную информацию для построения кладограмм. К примеру, изозимный состав ДАГФ-синтазы используется как филогенетический маркер. Заслуживают особого внимания многофункциональные белки - продукты слившихся генов. Слияние генов - относительно редкое эволюционное событие, а слившиеся гены достаточно устойчивы и не склонны к повторному реверсивному обособлению, поэтому слившиеся гены - маркеры, позволяющие уточнить филогенетические взаимоотношения таксонов на различных иерархических уровнях. Для исследователей происхождения и эволюционных взаимоотношений эукариот особенно привлекателен arom -суперген.

                                     

9.1. Эволюция Прокариоты

Ферменты, осуществляющие различные реакции шикиматного пути, несмотря на некоторые аналогии в характере высших структур, каких-либо признаков гомологии не обнаруживают и их филогении совершенно различны. Это означает, что эти ферменты произошли в отдельности и эволюционировали в течение очень долгого времени до расхождения доменов Bacteria и Archaea. Это справедливо для ДАГФ-синтазы, дегидрохиннат-синтазы, дегидрохинназы, ЕПШФ-синтазы, хоризмат-синтазы.

Канонический шунт синтез дегидрохинната через ДАГФ шире распространён в природе и эволюционно древнее, чем альтернативный вариант шунта синтез дегидрохинната через ADTH. Последний характерен для большинства архей и возник вместе с расхождением доменов бактерии и археи, путём привлечения древних примитивных ферментов с различными каталитическими функциями. Использование некоторыми филогенетически разнотипными археями пути через ДАГФ, а также обнаружение у некоторых бактерий типично архейного пути через ADTH, объясняется двунаправленным горизонтальным переносом генов, особенно часто имевшим место на ранних этапах эволюции прокариот. Есть некоторые предположения относительно причин, по которым мог возникнуть альтернативный путь биосинтеза дегидрохинната. Это могло произойти по причине малой доступности предшественника - d -эритрозо-4-фосфата наличие альтернативного пути через ADTH у различных микроорганизмов коррелирует с отсутствием транскетолазы и/или мог иметь значение фактор энергетической экономии, ведь фосфоенолпируват - макроэрг.

Если нехватка фосфоенолпирувата критична, то ДАГФ-синтазу потенциально могла бы заменить 2-кето-3-дезокси-6-фосфогалактонат-альдолаза KDPGal-альдолаза. Этот фермент, катализируя обратимое альдольное расщепление 2-кето-3-дезокси-6-фосфогалактоната до пирувата и d -глицеральдегид-3-фосфата, способен катализировать также и аналогичную основной, побочную реакцию - альдольную конденсацию пирувата и d -эритрозо-4-фосфата с образованием ДАГФ. Хотя подобная предполагаемая возможность замены ДАГФ-синтазы KDPGal-альдолазой исследуется в экспериментах по направленной эволюции ради перспективы получения более эффективных продуцентов, обнаруженные в природе KDPGal-альдолазы в этом отношении слишком малоактивны и не могут функционально полностью заменить ДАГФ-синтазу.

Наиболее убедительным объяснением отсутствия некоторых ферментов у определённых архей является существование негомологичных изофункциональных ферментов. Так, у большинства архей вместо обычной шикимат-киназы присутствует негомологичная ей шикимат-киназа, принадлежащая к надсемейству GHMP-киназ и возникшая в результате дупликации какого-то гена с последующим изменением его функции. Некоторые археи всё же имеют обычную шикимат-киназу, однако фрагментарность её таксономического распределения в домене, гетерогенность встречается как однодоменная форма шикимат-киназы, так и бифункциональная шикимат-киназа/шикимат-дегидрогеназа, говорит о разных филогенетических корнях в пределах домена и о неоднократном горизонтальном приобретении шикимат-киназы от бактерий.

                                     

9.2. Эволюция Эукариоты

Представляется вполне вероятным то, что эукариоты унаследовали шикиматный путь в том числе распространённый только среди эукариот пентафункциональный белок arom от последнего общего эукариотического предка, затем частью эукариот Metazoa шикиматный путь был безвозвратно утрачен в связи с гетеротрофностью, а другой частью Plantae он был утрачен и повторно приобретён путём симбиоза с цианобактериями, давшими, как полагают, начало пластидам. Кодирование ферментов шикиматного пути ядерным геномом растений, объясняется эндосимбиотическим переносом генов. Эволюционная история шикиматного пути в грибах, так же как и в растениях, видимо, была под влиянием событий горизонтального переноса прокариотических генов.

Не исключено также, что arom -суперген мог ещё не существовать во времена последнего общего эукариотического предка. В этом случае аrom -суперген, очевидно являясь очень ранней эукариотической инновацией, должен был быть распространён путём горизонтального переноса генов на самых ранних этапах эволюции эукариот.

                                     

9.3. Эволюция Родственные метаболические пути

Гомологи ферментов шикиматного пути участвуют в других метаболических процессах обмен углеводов и синтез вторичных метаболитов. Аминошикиматный путь - этот путь, имеющий значение для синтеза определёнными актиномицетами некоторых вторичных метаболитов, эволюционно произошёл от шикиматного отдельные ферменты гомологичны ферментам шикиматного пути и осуществляют похожие реакции.

                                     

10. Ингибиторы

В процессе изучения шикиматного пути, а также механизмов токсического влияния на живые организмы различных химических факторов, было обнаружено и сконструировано большое количество различных ингибиторов шикиматного пути. Многие из числа этих ингибиторов нашли применение не только в решении важных исследовательских задач, но и в практических приложениях хороший пример - гербицид глифосат. Весьма разнообразны как структура этих синтетических и полусинтетических соединений, так и характер их влияния на ферментную систему шикиматного пути. В более простых случаях ингибитор подобен аналог субстрату или переходному состоянию, и непосредственно ингибирует фермент, конкурентно связываясь с его активным центром. В других случаях соединение вовлекается в путь, и лишь через определённое число шагов продукт биотрансформации соединения вызывает блокировку процесса - так называемый "летальный синтез". Многие ингибиторы проявляют свою активность только для определённой широты круга организмов; в случае различных организмов характер ингибирующего влияния может существенно различаться. Так, к примеру, у Neurospora crassa добавляемая 6 S-6-фторшикимовая кислота метаболизируется в 6 S-6-фтор-5-енолпирувил-шикимат-3-фосфат, который конкурентно ингибирует хоризмат-синтазу, а у Escherichia coli метаболизм вводимой 6 S-6-фторшикимовой кислоты заходит дальше и образуется 6-фторхоризмат, который не может быть субстратом в синтезе пара -аминобензоата.

                                     

11. Практическое значение

Изучение шикиматного пути, его регуляторных механизмов, а также сопряжённое с этим получение, изучение и отбор различных мутантов, позволило выявить "рычаги управления" и создать качественные штаммы-продуценты ароматических аминокислот и других ценных соединений. В настоящее время микробиологическое производство этих соединений экономически выгоднее, чем их химический синтез.

Шикиматный путь отсутствует у Metazoa, но некоторые патогенные для животных микроорганизмы не способны обходиться без его протекания. Поэтому шикиматный путь - потенциальная цель в борьбе с этими патогенами. In vitro было показано, что фторшикиматные аналоги 6 S-6-фторшикимовая кислота и др) тормозят рост Plasmodium falciparum. Разрабатываются антибактериальные препараты, мишенью которых являются ферменты шикиматного пути. К тому же, на основе болезнетворных микроорганизмов, ослабленных блокировкой шикиматного пути, возможно приготовление вакцин.

Конкурентный ингибитор растительной ЕПШФ-синтазы - N -фосфонометил-глицин глифосат - широко используется в качестве неселективного системного гербицида. Известно, что ЕПШФ-синтазы ряда организмов практически не ингибируются глифосатом. Это стало предпосылкой для создания специальных генетически модифицированных культур, достаточно резистентных к действию гербицидов на основе глифосата. Эффективность борьбы с сорняками на посевах таких культур значительно повышается обычно имеется в виду повышение урожайности, но не снижение расхода глифосата. Установлено, что глифосат может понижать активность ещё двух ферментов шикиматного пути: ДАГФ-синтазы и дегидрохиннат-синтазы, а также оказывать некоторое влияние на активность ещё нескольких ферментов других метаболических процессов.

                                     

12. Интересные факты

Кодоны, кодирующие аминокислоты, относящиеся к семейству шикимата синтезируемые шикиматным путём, начинаются с U матричная РНК, 5′→3′. Кодоны фенилаланина - UUU, UUC, кодоны тирозина - UAU, UAC, кодон триптофана - UGG в митохондриях - ещё и UGA, являющийся в стандартном варианте генетического кода стоп-кодоном. Как правило, аминокислоты, порождаемые одним метаболическим путём, кодируются кодонами с одинаковым нуклеотидом на 5′-конце. Вероятность случайности подобной организации генетического кода достаточно низка, поэтому вполне обоснованны попытки найти объяснение. Указанный факт находит это объяснение в рамках представлений о коэволюции генетического кода и путей биосинтеза аминокислот, ставших протеиногенными аминокислотами.

                                     

13. Прочие факты и аспекты

Американская музыкальная группа из Беллингхэма, "Portals Align", играющая в жанре грув-метал, инструментальная музыка, прогрессивный рок, экспериментальная музыка, джент, в ноябре 2011 года записала музыкальную композицию с названием "Shikimate Pathway", на YouTube был опубликован соответствующий видеоклип. Не менее любопытна также дабстеп-композиция "Shikimat" от "Toneless Bombast". На статичной заставке в клипе различимы нарисованные от руки формулы и надписи, имеющие отношение к шикиматному пути.

Пользователи также искали:

...

Вэжх определение глифосата, аминометилфосфоновой кислоты.

Ключевые слова. ШИКИМОВАЯ КИСЛОТА ШИКИМАТНЫЙ ПУТЬ ХВОЯ ГЛИФОСАТ СОСНА ОБЫКНОВЕННАЯ ГРЕЧИХА ОБЫКНОВЕННАЯ. Биологический каталог Биохимия природных пигментов стр 16. 4 всегда используются два главных биогенетических пути шикиматный и являются поликетидный путь из ацетата и малоната и шикиматный путь. Готовим ГМ рис вместе Биомолекула. Биосинтез антранилата рассмотрен в статье шикиматный путь. Четыре обратимые реакции составляют кратчайший путь преобразования Следующая Войти Настройки.


Исследование содержания шикимовой кислоты в некоторых.

Фенольных соединений. Шикиматный путь. Образование оксикоричных кислот. Образование кумаринов. Ацетатно малонатный путь. Биосинтез. НОВОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДОКАЗАЛО, ЧТО MedA. Метаболические пути растений. их биосинтез происходит на ответвлениях Шикиматный путь осуществляется в клетках микроорганиз мов, грибов.


Об ошибках в аргументации противников вакцинации. Отрывок.

Реферат на тему: Шикиматный путь. План: Введение. 1 История открытия и изучения 2 Распространённость в органическом мире 3 Начальные этапы. Шикиматный путь Начальные этапы шикиматного пути Биология. Шикиматный путь метаболический путь, промежуточным метаболитом которого является шикимовая кислота шикимат. Это один из.





Шикиматный путь Карта знаний.

Молекулы глифосата, попадая на растение, проникают в клетки и блокируют шикиматный путь цепочку биохимических реакций,. Шикиматный путь Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья. Метаболический путь, промежуточным метаболитом которого является шикимовая кислота. Шикиматный путь на ряду с поликетидным. О.С. Богданова О.Н. Кутыга ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ. Шикиматный путь метаболический путь, промежуточным метаболитом которого является шикимовая кислота шикимат.


Биология растения – продуценты биологически.

Способны блокировать шикиматный путь у растений и бактерий, не нанося вреда эффективные пути ее переработки с целью получения соединений. Миф о безопасности гербицидов разрушен. Ученые призывают. 2 шикиматный путь биосинтеза позволяет растениям создавать что у человеческих клеток нет шикиматного пути, тем не менее она. Основы биохимии вторичного обмена растений Электронный. Кроме растений, шикиматный путь имеют микроорганизмы. Животные не имеют ферментной системы шикиматного пути, в том числе. Поиск сырья для выделения шикимовой кислоты – тема научной. Соединения хиноной структуры разделены также в зависимости от пути биосинтеза – шикиматный путь – гидрохинон, нафтахинон поликетидный.


Вестник ТвГУ Химия.

Питание, азотофиксацию вторичный метаболизм, основные пути метабо Шикиматный путь синтеза ароматических ами нокислот. Шикиматный путь. ШИКИМОВАЯ КИСЛОТА ШИКИМАТНЫЙ ПУТЬ ОСЕЛЬТАМИВИР ХВОЯ ЭКСТРАКЦИЯ ОРГАНИЧЕСКАЯ КИСЛОТА СОСНА ОБЫКНОВЕННАЯ. 270 MATERIALS OF CONFERENCES. S ШИКИМАТНЫЙ ПУТЬ Общее количество найденных документов 15. Показаны документы с 1 по 15. 1. РЖ ВИНИТИ 34. 8.4. Биосинтез фенольных соединений Научная библиотека. Рассмотрены метаболические пути растительной клетки, такие как гликолиз, Кребса, пентозофосфатный путь, шикиматный путь и ряд ферментов,. Внимание: опасный Раундап МЕТЕОВЕСТИ от ФОБОС. Известны два пути биосинтеза фенольных соединений: шикиматный и Шикиматный путь имеется в растениях, грибах и микроорганизмах и отсут.


Шикиматный путь LiveLib.

Книга Шикиматный путь. High Quality Content by PEDIA articles! Шикима?тный путь метаболический путь, промежуточным метаболитом. Симбиоз живого с неживым: ученые заставили дрожжи быть. А зря: шикимовая кислота дала название целому метаболическому пути так называемый шикиматный путь, в котором образуются,. Записи по тегу БХ Олимпиады по биологии ВКонтакте. Химия природных соединений изучает строение и пути синтеза вторичных им свойственен шикиматный путь синтеза ароматических соединений,. Резистентность к антибиотикам: большая угроза на LookBio. Бесцветное твердое вещество, синтезируемое живыми организмами через шикиматный путь. 2.3 Дигидроксибензойная кислота включена в различные​. Шикиматный путь Дальнейшие превращения дегидрохинната. Шикиматный путь экспериментально доказан для образования в растениях Се Сз фенилпропановых соединений и их производных. Фенилэтиловый​.


Эколого генетические риски использования химических средств.

1.3. пути биосинтеза фенольных соединений. 1.3.1. Шикиматный путь. 1.3.2. Биогенез фенилпропаноидов. 1.3.3. Ферменты, участвующие в биосинтезе. Биохимия сырья растительного происхождения 1. Цели и задачи. Биология Шикиматный путь Начальные этапы шикиматного пути. 08 февраля 2011. Оглавление: 1. Шикиматный путь 2. Распространённость и. Книга Шикиматный путь – купить книгу с быстрой доставкой в. Биология Шикиматный путь Дальнейшие превращения дегидрохинната. 08 февраля 2011. Оглавление: 1. Шикиматный путь 2. Распространённость и​.


Bayer и Syngenta судятся ЕС из за запрета глифосата.

Соедине ния хиноной структуры разделены также в за висимости от пути биосинтеза – шикиматный путь – гидрохинон, нафтахинон поликетид. 2.3 Дигидроксибензойная кислота. Что такое 2.3. Шикиматный путь биосинтеза фенольных соединений начинается с Синтез фенольных соединений по шикиматному пути идет в хлоропластах и​.





Записи выполняются и используются в СО 1 СГАУ.

С протеиногенными аминокислотами фенилаланином и тирозином. Подробнее биосинтез фенилпирувата рассмотрен в статье шикиматный путь. Шикиматный путь с комментариями. Они блокируют шикиматный путь – основной метаболизм, который происходит в бактериях, в том числе в полезных бактериях в. Магнитогорский Завод Химических Реагентов. OZON предлагает выгодные цены и отличный сервис. Шикиматный путь характеристики, фото и отзывы покупателей. Доставка по всей России. Глифосат и его значение для развития сельского хозяйства. Шикиматный путь отвечает за синтез определенных ароматических аминокислот, которые жизненно важны для производства белков,. Министерство науки и высшего образования Российской. Варианты перевода слова путь с русского на английский way, path, route, road, pathway, track, avenue, door, pass, itinerary, в словаре WooordHunt,.


Перейти на у с полной версией.

Шикиматный путь –. метаболический путь, промежуточным метаболитом которого является шикимовая кислота шикимат. Значение шикиматного пути. Использование лишайников., промежуточным метаболитом которого является шикимовая кислота шикимат.


Шикиматный путь это Что такое Шикиматный путь?.

Книга Шикиматный путь автора Джесси Рассел isbn: 978 5 5132 5109 5. Эта книга будет изготовлена в соответствии с Вашим заказом по технологии​. ОСНОВЫ ФИЗИОЛОГИИ И БИОХИМИИ РАСТЕНИЙ УЧЕБНОЕ. Шикиматном пути их биосинтеза. Шикиматный путь биосинтеза фенольных соеди нений начинается с продуктов обмена сахаров, образо ванных в. Хемосинтез у архей и бактерий. Шиматный путь. Шикиматный путь. Шикиматный путь. Шикима?​тный путь метаболический путь, промежуточным метаболитом которого.


...
Бесплатно и без рекламы
не нужно скачивать или устанавливать

Pino - логическая онлайн игра, в основе которой находится тактика и стратегия. Это ремикс на шахматы, шашки и уголки. Игра развивает воображение, концентрацию внимания, учит решать поставленные задачи, планировать свои действия и логически мыслить. Не важно сколько у вас фишек, главное как они размещены!

интеллектуальная игра онлайн →