Jump to content

Немевалонатный путь

(Перенаправлено с пути MEP )

, Немевалонатный путь также известный как мевалонат-независимый путь и 2- C -метил- D -эритрит-4-фосфат/1-дезокси- D -ксилулозо-5-фосфат ( MEP/DOXP ) путь , является альтернативным метаболическим путем. путь биосинтеза предшественников изопреноидов изопентенилпирофосфата (IPP) и диметилаллилпирофосфата (DMAPP). [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] В настоящее время предпочтительным названием этого пути является путь MEP , поскольку MEP является первым детерминированным метаболитом на пути к IPP .

Биосинтез предшественников изопреноидов

[ редактировать ]

Мевалонатный путь (путь MVA или путь HMG-CoA-редуктазы ) и путь MEP представляют собой метаболические пути биосинтеза предшественников изопреноидов: IPP и DMAPP. В то время как растения используют как MVA, так и MEP пути, большинство организмов используют только один из путей биосинтеза предшественников изопреноидов. В растительных клетках биосинтез IPP/DMAPP по пути MEP происходит в пластидных органеллах, тогда как биосинтез по пути MVA происходит в цитоплазме. [ 4 ] Большинство грамотрицательных бактерий, фотосинтезирующих цианобактерий и зеленых водорослей используют только путь MEP. [ 5 ] Бактерии, использующие путь MEP, включают важные патогены, такие как Mycobacterium Tuberculosis . [ 6 ]

IPP и DMAPP служат предшественниками биосинтеза молекул изопреноидов (терпеноидов), используемых в таких разнообразных процессах, как пренилирование белков , поддержание клеточных мембран , синтез гормонов , закрепление белков и N -гликозилирование во всех трех сферах жизни. [ нужна ссылка ] В фотосинтезирующих организмах предшественники МЭП используются для биосинтеза фотосинтетических пигментов, таких как каротиноиды и фитольная цепь хлорофилла и светособирающих пигментов. [ 5 ]

Такие бактерии, как Escherichia coli, были созданы для совместной экспрессии генов биосинтеза как MEP, так и MVA-пути . [ 7 ] Распределение метаболических потоков между МВП и путем MVA можно изучить с помощью 13 С-глюкозы Изотопомеры . [ 8 ]

Реакции немевалонатного пути в биосинтезе изопреноидов. Перерисовано дословно со схемы Кидваи и соавт. [рис. 2.]. [ 9 ] Обратите внимание, что сокращения ферментов на этом рисунке нестандартны (см. Eisenreich et al. [ 10 ] ), но представлены здесь и воспроизведены в таблице, чтобы можно было использовать два набора данных вместе.

Реакции пути MEP следующие, взяты в основном у Эйзенрайха и его коллег, за исключением тех случаев, когда жирный шрифт представляет собой дополнительные местные сокращения, помогающие связать таблицу со схемой выше: [ 10 ] [ 9 ]

Реагенты Фермент Продукт
Пируват ( Pyr ) и глицеральдегид-3-фосфат ( G3P ) ДОКСФ-синтаза (Dxs; DXP ) 1-Дезокси-D-ксилулозо-5-фосфат (DOXP; DXP )
ДОХП ( ДХП ) DXP-редуктоизомераза (Dxr, IspC; DXR ) 2-C-метилэритрит-4-фосфат (МЭП)
депутат Европарламента 2-C-метил-D-эритрит-4-фосфат цитидилилтрансфераза (YgbP, IspD; CMS ) 4-дифосфоцитидил-2-C-метилэритрит (CDP-ME)
CDP-ME 4-дифосфоцитидил-2-C-метил-D-эритриткиназа (YchB, IspE; CMK ) 4-дифосфоцитидил-2-C-метил-D-эритрит-2-фосфат (CDP-MEP)
CDP-MEP 2-C-метил-D-эритрит-2,4-циклодифосфатсинтаза ( YgbB , IspF; MCS ) 2-C-метил-D-эритрит-2,4-циклодифосфат (MEcPP)
МЭКПП HMB-PP-синтаза (GcpE, IspG; HDS ) (Е)-4-Гидрокси-3-метил-бут-2-енилпирофосфат (HMB-PP)
ИСБ-ПП HMB-PP редуктаза (LytB, IspH; HDR ). Изопентенилпирофосфат (IPP) и диметилаллилпирофосфат (DMAPP)

Ингибирование и другие исследования путей

[ редактировать ]

Dxs, первый фермент пути, ингибируется по принципу обратной связи продуктами IPP и DMAPP. Dxs активен в виде гомодимера , и точный механизм ингибирования фермента обсуждается в этой области. Было предложено, чтобы IPP/DMAPP конкурировали с кофактором TPP. [ 11 ] деградацию фермента посредством взаимодействия с сайтом взаимодействия мономера, который отличается от активного центра фермента Более недавнее исследование показало, что IPP/DMAPP запускает мономеризацию и последующую . [ 12 ]

DXP-редуктоизомераза (также известная как: DXR, DOXP-редуктоизомераза, IspC, MEP-синтаза) является ключевым ферментом пути MEP. Его можно ингибировать с помощью природного продукта фосмидомицина , который изучается в качестве отправной точки для разработки потенциального антибактериального или противомалярийного препарата. [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]

Промежуточное соединение, HMB-PP , является естественным активатором Т-клеток Vγ9/Vδ2 человека , основной популяции γδ-Т-клеток в периферической крови, а также клеток, которые «играют решающую роль в иммунном ответе на микробные патогены». [ 16 ]

  • Ингибиторы IspH: немевалонатный путь метаболизма, который необходим для большинства бактерий, но отсутствует у человека, что делает его идеальной мишенью для разработки антибиотиков. Этот путь, называемый метил-D-эритритфосфатом (MEP) или немевалонатным путем, отвечает за биосинтез изопреноидов — молекул, необходимых для выживания клеток у большинства патогенных бактерий и, следовательно, полезных для большинства бактерий, устойчивых к антибактериальным препаратам. [ 17 ]

Метаболическая инженерия пути MEP/немевалоната

[ редактировать ]

Путь MEP был тщательно изучен и сконструирован Escherichia coli , широко используемым видом микроорганизмов для лабораторных исследований и применения. [ 18 ] IPP и DMAPP, продукты пути MEP, могут быть использованы в качестве субстратов для получения гетерологичных терпеноидов, имеющих высокую ценность для применения в фармацевтической и химической промышленности. При экспрессии гетерологичных генов из разных организмов производство терпеноидов, таких как лимонен , бисаболен и изопрен, может быть достигнуто в разных микробных средах. [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] Исследования сверхэкспрессии различных генов биосинтеза этого пути показали, что экспрессия Dxs и Idi, катализирующих первый и последний этапы пути MEP, может значительно увеличить выход терпеноидов, полученных из MEP. [ 19 ] [ 22 ] Dxs как первый фермент пути представляет собой узкое место для потока углерода, поступающего в путь. Idi, который взаимно превращает IPP в DMAPP и наоборот, по-видимому, важен для обеспечения соответствующего субстрата, который необходим при введении гетерологичного поглотителя углерода в сконструированные штаммы. Большая работа по метаболической инженерии на пути MEP была проделана на цианобактериях , фотоавтотрофных микробах, которые могут ассимилировать углекислый газ из атмосферы в различные углеродсодержащие метаболиты, включая терпеноиды. [ 20 ] [ 19 ] [ 21 ] Таким образом , для биотехнологии цианобактерии являются привлекательной платформой для устойчивого производства ценных соединений.

  1. ^ Ромер М; Ромер, Мишель (1999). «Открытие независимого от мевалоната пути биосинтеза изопреноидов в бактериях, водорослях и высших растениях». Представитель Nat Prod . 16 (5): 565–574. дои : 10.1039/a709175c . ПМИД   10584331 .
  2. ^ В. Эйзенрайх; А. Бахер; Д. Аригони; Ф. Родич (2004). «Обзор биосинтеза изопреноидов по немевалонатному пути» . Клеточные и молекулярные науки о жизни . 61 (12): 1401–1426. дои : 10.1007/s00018-004-3381-z . ПМЦ   11138651 . ПМИД   15197467 . S2CID   24558920 .
  3. ^ Хантер, Западная Нью-Йорк (2007). «Немевалонатный путь биосинтеза предшественников изопреноидов» . Журнал биологической химии . 282 (30): 21573–21577. дои : 10.1074/jbc.R700005200 . ПМИД   17442674 .
  4. ^ Лихтенталер Х (1999). «1-дезокси-D-ксилулозо-5-фосфатный путь биосинтеза изопреноидов в растениях». Ежегодный обзор физиологии растений и молекулярной биологии растений . 50 : 47–65. doi : 10.1146/annurev.arplant.50.1.47 . ПМИД   15012203 .
  5. ^ Jump up to: а б Вранова, Ева; Коман, Диана; Грюиссем, Вильгельм (29 апреля 2013 г.). «Сетевой анализ путей MVA и MEP для синтеза изопреноидов» . Ежегодный обзор биологии растений . 64 (1): 665–700. doi : 10.1146/annurev-arplant-050312-120116 . ISSN   1543-5008 . ПМИД   23451776 .
  6. ^ Вимер, Эй Джей; Сяо, Швейцария; Вимер, Д.Ф. (2010). «Метаболизм изопреноидов как терапевтическая мишень у грамотрицательных патогенов». Актуальные темы медицинской химии . 10 (18): 1858–1871. дои : 10.2174/156802610793176602 . ПМИД   20615187 .
  7. ^ Мартин М.Дж., Питера Дж.Д., Уизерс С.Т., Ньюман Дж.Д., Кислинг Дж.Д. (2003). «Разработка мевалонатного пути в Escherichia coli для производства терпеноидов». Природная биотехнология . 21 (7): 796–802. дои : 10.1038/nbt833 . ПМИД   12778056 . S2CID   17214504 .
  8. ^ Орси Э., Биквилдер Дж., Пик С., Эггинк Г., Кенген С.В., Веустуис Р.А. (2020). «Анализ соотношения метаболических потоков путем параллельного мечения 13C биосинтеза изопреноидов у Rhodobacter sphaeroides » . Метаболическая инженерия . 57 : 228–238. дои : 10.1016/j.ymben.2019.12.004 . ПМИД   31843486 .
  9. ^ Jump up to: а б Кидваи Т., Джамал Ф., Хан М.Ю., Шарма Б. (2014). «Изучение мишеней лекарственных средств на пути биосинтеза изопреноидов для Plasmodium falciparum» . Международное исследование биохимии . 2014 : 657189. doi : 10.1155/2014/657189 . ПМК   4017727 . ПМИД   24864210 . (Отозвано, см. дои : 10.1155/2022/8426183 , ПМИД   35340427 . Если это намеренная ссылка на отозванную статью, замените {{retracted|...}} с {{retracted|...|intentional=yes}}. )
  10. ^ Jump up to: а б Эйзенрайх В., Бахер А., Аригони Д., Родих Ф. (2004). «Биосинтез изопреноидов по немевалонатному пути» . Клетка. Мол. Наука о жизни . 61 (12): 1401–26. дои : 10.1007/s00018-004-3381-z . ПМЦ   11138651 . ПМИД   15197467 . S2CID   24558920 .
  11. ^ Банерджи, Апараджита; Ву, Ян; Банерджи, Рахул; Ли, Юэ; Ян, Хунгао; Шарки, Томас Д. (июнь 2013 г.). «Ингибирование дезокси-д-ксилулозо-5-фосфатсинтазы по принципу обратной связи регулирует путь метилэритрит-4-фосфата» . Журнал биологической химии . 288 (23): 16926–16936. дои : 10.1074/jbc.m113.464636 . ISSN   0021-9258 . ПМЦ   3675625 . ПМИД   23612965 .
  12. ^ Ди, Сюэни; Ортега-Аларкон, Дэвид; Какуману, Раму; Черчс-Фернандес, Хавьер; Диас, Люсия; Байду, Эдвард ЭК; Веласкес-Филд, Адриан; Родригес-Концепция, Мануэль; Перес-Хиль, Хорди (08 мая 2023 г.). «Продукты пути MEP аллостерически способствуют мономеризации дезокси-D-ксилулозо-5-фосфатсинтазы, регулируя их поступление по принципу обратной связи» . Заводские коммуникации . 4 : 100512.doi : (3 ) 10.1016/j.xplc.2022.100512 . hdl : 10261/335525 . ISSN   2590-3462 . PMID   36575800 .
  13. ^ Хейл И., О'Нил П.М., Берри Н.Г., Одом А., Шарма Р. (2012). «Путь MEP и разработка ингибиторов как потенциальных противоинфекционных агентов». Мед. хим. Коммун . 3 (4): 418–433. дои : 10.1039/C2MD00298A .
  14. ^ Джомаа Х., Виснер Дж., Сандербранд С. и др. (1999). «Ингибиторы немевалонатного пути биосинтеза изопреноидов как противомалярийные препараты». Наука . 285 (5433): 1573–6. дои : 10.1126/science.285.5433.1573 . ПМИД   10477522 .
  15. ^ К. Зингле; Л. Кунц; Д. Трич; К. Гродеманж-Бильярд; М. Ромер (2010). «Биосинтез изопреноидов через путь метилэритритфосфата: структурные изменения вокруг фосфонатного якоря и спейсера фосмидомицина, мощного ингибитора дезоксисилулозофосфатредуктоизомеразы». Дж. Орг. хим. 75 (10): 3203–3207. дои : 10.1021/jo9024732 . ПМИД   20429517 .
  16. ^ Эберл М., Хинц М., Райхенберг А., Коллас А.К., Виснер Дж., Джомаа Х. (2003). «Микробный биосинтез изопреноидов и активация γδ Т-клеток человека» . ФЭБС Летт . 544 (1–3): 4–10. дои : 10.1016/S0014-5793(03)00483-6 . ПМИД   12782281 . S2CID   9930822 .
  17. ^ «Исследовательская группа сообщает о новом классе антибиотиков, активных против широкого спектра бактерий» . MDLinx . 23 декабря 2020 г. Проверено 23 января 2023 г. [ мертвая ссылка ]
  18. ^ Родригес-Консепсьон, Мануэль; Боронат, Альберт (1 ноября 2002 г.). «Выяснение пути метилэритритфосфата для биосинтеза изопреноидов в бактериях и пластидах. Метаболическая веха, достигнутая посредством геномики» . Физиология растений . 130 (3): 1079–1089. дои : 10.1104/стр.007138 . ПМЦ   1540259 . ПМИД   12427975 .
  19. ^ Jump up to: а б с Энглунд, Элиас; Шабестары, Киян; Хадсон, Элтон П.; Линдберг, Пиа (01 сентября 2018 г.). «Систематическое исследование сверхэкспрессии с целью поиска целевых ферментов, усиливающих выработку терпенов в Synechocystis PCC 6803, с использованием изопрена в качестве модельного соединения» . Метаболическая инженерия . 49 : 164–177. дои : 10.1016/j.ymben.2018.07.004 . ISSN   1096-7176 . ПМИД   30025762 .
  20. ^ Jump up to: а б Гао, Сян; Гао, Фанг; Лю, Дэн; Чжан, Хао; Не, Сяоцюнь; Ян, Чен (13 апреля 2016 г.). «Разработка пути метилэритритфосфата у цианобактерий для фотосинтетического производства изопрена из CO2» . Энергетика и экология . 9 (4): 1400–1411. дои : 10.1039/C5EE03102H . ISSN   1754-5706 .
  21. ^ Jump up to: а б Родригеш, Жоао С.; Линдберг, Пиа (01 июня 2021 г.). «Метаболическая инженерия Synechocystis sp. PCC 6803 для улучшения производства бисаболена» . Метаболические инженерные коммуникации . 12 : e00159. doi : 10.1016/j.mec.2020.e00159 . ISSN   2214-0301 . ПМК   7809396 . ПМИД   33489752 .
  22. ^ Jump up to: а б Ду, Фу-Лян; Ю, Хуэй-Лэй; Сюй, Цзянь-Хе; Ли, Чун-Сю (31 августа 2014 г.). «Увеличение производства лимонена за счет оптимизации экспрессии генов биосинтеза лимонена и пути MEP в E. coli» . Биоресурсы и биопереработка . 1 (1): 10. дои : 10.1186/s40643-014-0010-z . ISSN   2197-4365 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 982dd19b0a5e04cdb957552330141a5f__1723447320
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/98/5f/982dd19b0a5e04cdb957552330141a5f.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Non-mevalonate pathway - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)