Розділ 4. Схема біосинтезу цільового продукту

Пробіотик «Колібактерин» - препарат з живої культури кишкової палички штаму М-17, виділеного з кишечника здорової людини.

Пробіотики являються препаратами на основі біомаси мікроорганізмів, то їх біогенез включає синтез основних органічних сполук, що входять до складу мікробної клітини.

На рис. 2 показано узагальнену схему схема біосинтезу Колібактерину з глюкози у Escherihia coli 16.

Субстратами для синтезу амінокислот є кілька сполук – піруват, оксалоацетат, 2-оксоглутарат, 3-фосфогліцерат, фосфоенолпіруват, еритрозо-4-фосфат і 5-фосфорибозил-пірофосфат.

Аланін та аспартат синтезуються з пірувату та оксалоацетату з використанням глутамату як донора аміногрупи. Аспарагін утворюється в реакції, що каталізується глутамінсинтетазою. Відновлення аспартату дає напівальдегід аспарагінової кислоти – попередник лізину, треоніну та метіоніну. Під дією чотирьох ферментів піруват перетворюється на валін; проміжний продукт синтезу валіну служить попередником в утворенні лейцину. Серин, гліцин і цистеїн синтезуються з 3-фосфогліцерату, а пролін та аргінін – з глутамату.

Еритрозо-4-фосфат і фосфоенолпіруват конденсується з утворенням С₇-сполуки, яка піддається циклізації.

Попередниками піримідинових нуклеотидів є карбамоїлфосфат та аспартат. Рибозо-5-фосфат, утворений у пентозофосфатному циклі, активується перетворенням у 5-фосфорибозил-1-пірофосфат. Реакція 5-фосфорибозил-1-пірофосфату з ортоатом дає оротидинмонофосфат, який далі декарбосилюється в уродинмонофосфат.

Синтез пуринових нуклеотидів починається з 5 – фосфорибозил-1-пірофосфату, утворюється імідазольний нуклеотид. Три атоми піримідинового кільця, необхідні для утворення пуринового кільця з імідазольного нуклеотиду, надходять із бікарбонату, аспартату та фомілтетрагідрофолієвої кислоти. Замикання кільця дає інозинмонофосфат (пуриновий нуклеотид, ІМФ). Додаткові реакції приводять від ІМФ до АМФ або до ГМФ, і утворюється АТФ та ГТФ.

Основними субстратами для утворення фосфатидних кислот є 3-фосфогліцерин та ацил-АПБ. 3-Фосфогліцерин утворюється з проміжного продукту гліколізу – діоксиацетонфосфату. Фосфатидні кислоти утворюються в результаті перенесення ацильного залишку від ацил-АПБ на 3-фосфогліцерин.

Попередником ліпополісахариду клітинної стінки E. сoli є УДФ-галактоза, яка утворюється з глюкозо-6-фосфату.

Попередником пептидоглікану є УДФ-N- ацетилмурамова кислота, яка синтезується з глюкозамін-6-фосфату.

Ферменти:

1 – гексокіназа (КФ 5.4.2.2);

2 – глюкозофосфатізомераза (КФ 5.3.1.9);

3 – фосфофрутокіназа (КФ 3.1.3.11);

4 – фруктозодифосфатальдолаза (КФ 4.1.2.13);

5 – тризофосфатізомераза (КФ 5.3.1.1);

6 – гліцеральдегідрофосфатдегідрогеназа (КФ 1.2.1.12);

7 – фосфогліцераткіназа (КФ 2.7.2.3);

8 – гліцератфосфомутаза та фосфогліцератфосфомутаза (КФ 5.4.2.1);

9 – енолаза (КФ 4.2.1.11);

10 – піруваткіназа (КФ 2.7.1.40);

11 – піруватдегідрогеназа (КФ 2.3.1.12 )

12 – цитратсинтаза (КФ 2.3.3.1)

13 – анконітаза (КФ 4.2.1.3)

14 – цитратдегідрогеназа (КФ 1.1.1.42)

15 – 2-оксоглутаратдегідрогеназа (КФ 1.2.4.2)

16 – сукцинаттіокіназа (КФ 6.2.1.5)

17 – сукцинатдегідрогеназа (КФ 1.3.99.1)

18 – фумараза (КФ 4.2.1.2)

19 – малатдегідрогеназа (КФ 1.1.1.37)

20 – глюкозо-6-фосфатдегідрогеназа (КФ 5.3.1.9)

21 – глюконат-6-фосфатгідрогеназа (КФ 1.1.1.44)

22 – транальдолаза і транскетолаза (КФ 5.3.1.6)

23 – глюкозофосфатізомераза (КФ 5.3.1.9)

24 – 3-фосфогліцератдегідрогеназа (КФ 1.1.1.95)