Kwas szikimowy

Kwas szikimowy
Nazwy
	Preferowana nazwa IUPAC kwas (3R , 4S , 5R ) -3,4,5-trihydroksycykloheks-1-eno-1-karboksylowy
Identyfikatory
Numer CAS	138-59-0 ;
Model 3D ( JSmol )	Interaktywny obraz;
CHEBI	CHEBI:16119 ;
CHEMBL	ChEMBL290345 ;
ChemSpider	8412 ;
Karta informacyjna ECHA	100.004.850
Numer WE	205-334-2;
KEGG	C00493 ;
Identyfikator klienta PubChem	8742;
UNII	29MS2WI2NU ;
Pulpit nawigacyjny CompTox ( EPA )	DTXSID4032039 ;
	InChI InChI=1S/C7H10O5/c8-4-1-3(7(11)12)2-5(9)6(4)10/h1,4-6,8-10H,2H2,(H,11,12 )/t4-,5-,6-/m1/s1 Klucz: JXOHGGNKMLTUBP-HSUXUTPPSA-N ; InChI=1/C7H10O5/c8-4-1-3(7(11)12)2-5(9)6(4)10/h1,4-6,8-10H,2H2,(H,11,12 )/t4-,5-,6-/m1/s1/f/h11H; InChI=1/C7H10O5/c8-4-1-3(7(11)12)2-5(9)6(4)10/h1,4-6,8-10H,2H2,(H,11,12 )/t4-,5-,6-/m1/s1 Klucz: JXOHGGNKMLTUBP-HSUXUTPPBZ ;
	UŚMIECH C1[C@H]([C@@H]([C@@H](C=C1C(=O)O)O)O)O;
Nieruchomości
Wzór chemiczny	C7H10O5 _ _ _ _ _
Masa cząsteczkowa	174,15 g/mol
Temperatura topnienia	185 do 187 ° C (365 do 369 ° F; 458 do 460 K)
	O ile nie zaznaczono inaczej, dane podano dla materiałów w stanie normalnym (przy 25°C [77°F], 100 kPa). ( co to jest ?) Referencje w infoboksie

Kwas szikimowy , bardziej znany jako jego anionowa postać szikimatu , jest cykloheksenem , cyklitolem i kwasem cykloheksanokarboksylowym . Jest ważnym metabolitem biochemicznym w roślinach i mikroorganizmach. Jego nazwa pochodzi od japońskiego kwiatu shikimi ( シキミ , japoński anyż gwiazdkowaty , Illicium anisatum ), z którego został po raz pierwszy wyizolowany w 1885 roku przez Johana Fredrika Eykmana . Wyjaśnienia jego budowy dokonano prawie 50 lat później.

Biosynteza

Fosfenolopirogronian i erytrozo-4-fosforan kondensują, tworząc 3-dezoksy -D -arabinoheptulosonano-7-fosforan (DAHP) w reakcji katalizowanej przez enzym syntazę DAHP . DAHP jest następnie przekształcany w 3-dehydrochinian (DHQ) w reakcji katalizowanej przez syntazę DHQ . Chociaż ta reakcja wymaga dinukleotydu nikotynamidoadeninowego (NAD) jako kofaktora, mechanizm enzymatyczny go regeneruje, co skutkuje całkowitym zużyciem NAD.

Biosynteza 3-dehydrochinatu z fosfoenolopirogronianu i erytrozo-4-fosforanu

DHQ jest odwadniany do kwasu 3-dehydroszikimowego przez enzym dehydratazę 3-dehydrochinianową , który jest redukowany do kwasu szikimowego przez enzym dehydrogenazę szikimianową , który wykorzystuje fosforan dinukleotydu nikotynoamidoadeninowego (NADPH) jako kofaktor.

Biosynteza kwasu szikimowego z 3-dehydrochinatu

szlak szikimatowy

Biosynteza aminokwasów aromatycznych

Szlak szikimowy to siedmioetapowy szlak metaboliczny wykorzystywany przez bakterie , grzyby , algi , pasożyty i rośliny do biosyntezy aminokwasów aromatycznych ( fenyloalaniny , tyrozyny i tryptofanu ). Ta ścieżka nie występuje u zwierząt; dlatego fenyloalanina i tryptofan to aminokwasy egzogenne , które muszą być dostarczane z pożywieniem zwierzęcia (zwierzęta mogą syntetyzować tyrozynę z fenyloalaniny, a zatem nie jest to aminokwas egzogenny, z wyjątkiem osoby niezdolne do hydroksylacji fenyloalaniny do tyrozyny ).

Siedem enzymów biorących udział w szlaku szikimowym to syntaza DAHP , syntaza 3-dehydrochinatu , dehydrataza 3-dehydrochinatu , dehydrogenaza szikimatu , kinaza szikimatu , syntaza EPSP i syntaza choryzmatu . Szlak zaczyna się od dwóch substratów , pirogronianu fosfoenolu i 4-fosforanu erytrozy, a kończy na choryzmanie , substracie dla trzech aminokwasów aromatycznych. Piąty enzym zaangażowana jest kinaza szikimowa , enzym, który katalizuje zależną od ATP fosforylację szikimatu z wytworzeniem 3-fosforanu szikimowego (pokazanego na poniższym rysunku). Shikimate 3-fosforan jest następnie sprzęgany z pirogronianem fosfoenolu , dając 5-enolopirogronian-szikimowo-3-fosforan za pośrednictwem enzymu syntazy 5-enolopirogronianowo-szikimowo-3-fosforanowej (EPSP) .

Następnie 5-enolpyruvylshikimate-3-fosforan jest przekształcany w choryzmian przez syntazę choryzmianową .

Kwas prefenowy jest następnie syntetyzowany przez przegrupowanie Claisena choryzmatu przez mutazę choryzmatu .

Prefenian jest utleniająco dekarboksylowany z zachowaniem grupy hydroksylowej , dając p -hydroksyfenylopirogronian, który jest transaminowany przy użyciu glutaminianu jako źródła azotu, dając tyrozynę i α-ketoglutaran .

Punkt wyjścia w biosyntezie niektórych związków fenolowych

Fenyloalanina i tyrozyna są prekursorami wykorzystywanymi w biosyntezie fenylopropanoidów . Fenylopropanoidy są następnie wykorzystywane do produkcji flawonoidów , kumaryn , garbników i ligniny . Pierwszym zaangażowanym enzymem jest liaza amoniakalna fenyloalaniny (PAL), która przekształca L - fenyloalaninę w kwas trans - cynamonowy i amoniak .

Biosynteza kwasu galusowego

Kwas galusowy powstaje z 3-dehydroszikimatu w wyniku działania enzymu dehydrogenazy szikimianowej w celu wytworzenia 3,5-didehydroszikimatu . Ten ostatni związek spontanicznie przestawia się do kwasu galusowego.

Inne związki

Kwas szikimowy jest prekursorem:

indol , pochodne indolu i aminokwasy aromatyczne, tryptofan i pochodne tryptofanu, takie jak związek psychodeliczny dimetylotryptamina
wiele alkaloidów i innych aromatycznych metabolitów

Aminokwasy podobne do mykosporyny

Aminokwasy podobne do mykosporyny to małe metabolity wtórne wytwarzane przez organizmy żyjące w środowiskach o dużej ilości światła słonecznego, zwykle w środowiskach morskich.

Używa

W przemyśle farmaceutycznym kwas szikimowy z chińskiego anyżu gwiazdkowatego ( Illicium verum ) jest wykorzystywany jako materiał bazowy do produkcji oseltamiwiru ( Tamiflu ). Chociaż kwas szikimowy jest obecny w większości autotroficznych , jest półproduktem biosyntezy i generalnie występuje w bardzo niskich stężeniach. Niska wydajność izolacji kwasu szikimowego z chińskiego anyżu gwiazdkowatego jest obwiniana za niedobór oseltamiwiru w 2005 roku. Kwas szikimowy można również ekstrahować z nasion gumy cukrowej ( Liquidambar styraciflua ) owoce, które występują obficie w Ameryce Północnej, w plonach około 1,5%. Na przykład 4 kg (8,8 funta) nasion gumy słodkiej potrzeba na czternaście opakowań Tamiflu. Dla porównania, anyż gwiazdkowaty zawiera od 3% do 7% kwasu szikimowego. Szlaki biosyntezy w E. coli zostały ostatnio wzmocnione, aby umożliwić organizmowi zgromadzenie wystarczającej ilości materiału do wykorzystania komercyjnego. Badanie z 2010 roku opublikowane przez University of Maine wykazało, że kwas szikimowy można również łatwo zebrać z igieł kilku gatunków sosny .

Grupy zabezpieczające są częściej stosowane w pracach laboratoryjnych na małą skalę i początkowym rozwoju niż w procesach produkcji przemysłowej, ponieważ ich stosowanie dodaje do procesu dodatkowe etapy i koszty materiałowe. Jednak dostępność taniego chiralnego bloku budulcowego może przezwyciężyć te dodatkowe koszty, na przykład kwas szikimowy dla oseltamiwiru .

Kwas aminoszikimowy jest również alternatywą dla kwasu szikimowego jako materiał wyjściowy do syntezy oseltamiwiru.

Cel dla narkotyków

Szikimat może być wykorzystany do syntezy kwasu (6S ) -6-fluoroszikimowego , antybiotyku hamującego szlak biosyntezy związków aromatycznych. Mówiąc dokładniej, glifosat hamuje enzym syntazę 5-enolopirogroniano-szikimowo-3-fosforanową (EPSPS). Rośliny zmodyfikowane genetycznie „Roundup Ready” przezwyciężają to zahamowanie.

Występowanie

Występuje w liściach paproci drzewiastych, specjalności zwanej fiddlehead (zwinięte liście młodej paproci drzewiastej z rzędu Cyatheales , zbierane do użytku jako warzywo). Te liście są jadalne, ale można je upiec, aby usunąć kwas szikimowy.

Kwas szikimowy jest również glikozydową częścią niektórych garbników ulegających hydrolizie . Kwas jest dobrze rozpuszczalny w wodzie i nierozpuszczalny w rozpuszczalnikach niepolarnych, dlatego kwas szikimowy jest aktywny tylko wobec bakterii Gram-dodatnich , ze względu na nieprzepuszczalność zewnętrznej błony komórkowej bakterii Gram-ujemnych .

Zobacz też

Szlak aminoszikimowy , nowa odmiana szlaku szikimowego

Książki

Haslam, E. (1974). Ścieżka Shikimate (wyd. 1).
Haslam, Edwin (1993). Kwas szikimowy: metabolizm i metabolity . Wileya. ISBN 978-0-471-93999-3 .