Ruta Del Shikimato y Mevalonato

Ruta del Shikimato Es la ruta más importante en la mayoría de los organismos autótrofos ya que convierte convierte precursores básicos de la glucólisis glucólisis y de la ruta de las pentosas fosfato fosfato en aminoácidos aminoácidos aromáticos (Lfenilalanin (Lfenilalanina! a! Ltirosina Ltirosina y Ltriptófano" Ltriptófano"!! así como ubiquinona! plastoquinonas! tocoferoles! vitamina #! entre otros$ Esta ruta es empleada por microorganismos y plantas! pero no por animales ya que son incapaces de sinteti%ar los sistemas de anillos de aminoácidos aromáticos! y en cons consec ecue uenc ncia ia los los amin aminoá oáci cido doss arom aromát átic icos os que que se encu encuen entr tran an entr entre e los los aminoácidos esenciales para el hombre deben obtenerse de la dieta$ La ruta del shikimato fue identificada a trav&s del estudio de la inducción de lu% ultravioleta en mutantes de E$ coli! 'erobacter aerogenes! y eurospora$ En )*+,! se utili%ó la t&cnica de enriquecimiento de la penicilina! -avis obtuvo unas series de muta mutant ntes es de E$ coli coli que que no podí podían an crec crecer er sin sin la adic adició ión n de sust sustan anci cias as arom aromát átic icas as$$ .n n/mer n/mero o de muta mutant ntes es reque requerí rían an cinco cinco compu compuest estos0 os0 tiros tirosin ina! a! feni fenila lala lani nina! na! trip triptó tófa fano! no! ácid ácido o pam pamin inob oben% en%oi oico co y una una tra% tra%a a de ácido ácido p1 p1 hidro2 hidro2iben iben%oi %oico$ co$ Se encont encontró ró que los requeri requerimie miento ntoss para para todos todos estos estos cinco cinco compuest compuestos os podrían podrían satisf satisfacer acerse se mediant mediante e la adició adición n de ácido ácido shikím shikímico ico!! un compuesto alifático que fue considerado como un ácido de plantas raras! fue aislado de plantas de la especie illicium (3apon&s 4shikimi5"$  'sí! el shikimato fue implicado como un intermediario en la biosíntesis de los tres aminoácidos aromáticos y de otras sustancias aromáticas esenciales$ El ácido shikímico tambi&n es un compuesto de síntesis muy importante en la industria farmac&utica farmac&utica (6ig$)$"$ (6ig$)$"$ .na de las fuentes más importantes importantes para obtenerlo obtenerlo es el anís estrellado chino ( Illicium verum" fam$ 7liciáceas$ Reacciones

Los precurso precursores res!! que son! son! -erit -eritrosa rosa 1fost 1fostafo afo y fosfoe fosfoenolp nolpiruv iruvato ato (8E8" (8E8" se combinan combinan para formar formar 9deso2i-arabi 9deso2i-arabinohept noheptuloson ulosonato ato :fosfato :fosfato (-';8"! (-';8"! una reacción catali%ada por la -';8 sintasa$ La en%ima! 9deshidroquinato sintasa!

catali%a la ciclación de -';8 a ácido 9deshidroquinico! la en%ima requiere  y '-= como cofactores$ La vía del ácido shikímico contiene varios puntos de ramificación! el primero de ellos! el ácido 9deshidroquímico! que sigue la vía! o al ácido quínico$ -espu&s de la fosforilación que da lugar al ácido shikímico 9fosfato catali%ada por la shikimato quinasa! el ácido shikímico se a?ade sobre el fosfoenolpiruvato (8E8" para formar  ácido 9fosfato +enolpiruvilshikimico! esta reacción es catali%ada por la +enolpiruvilshikimato 9fosfato sintasa! mientras que la conversión a ácido corísmico es catali%ada por la corismato sintasa (6ig$>$" La formación del ácido corísmico es un importante punto de ramificación en la vía del ácido shikímico ya que este compuesto puede someterse a cuatro tipos diferentes de conversión (6ig$9$"$ En la presencia de glutamina! el ácido corísmico es convertido a ácido antranílico! mientras la corismato mutasa catali%a la formación de ácido pref&nico$ El ácido corísmico es tambi&n convertido en ácido paminoben%oico y en ácido 1hidro2iben%oico$ El ácido antranílico es convertido primero a ácido fosforibosilantranílico y despu&s a carbo2ifenilaminodeo2iribulosa+fosfato! esta reacción es catali%ada por la antranilato

fosforibosil

transferasa

y

fosforibosil

antranilato

isomerasa!

respectivamente$ El cierre del anillo para formar indol9glicerol fosfato es catali%ada por la indolglicerol fosfato sintasa$ El en%ima que catali%a la reacción final es! el triptófano sintasa que consiste en dos componentes0 componente '! catali%a la disociación de indolglicerol fosfato a indol y gliceraldehído 9fosfato! mientras que el componente @ catali%a la condensación directa de indol con serina para formar triptófano (6ig$1$"$ La tirosina y la fenilalanina son ambas biosinteti%adas del ácido pref&nico! pero por  vías independientes$ En la formación de tirosina! el ácido pref&nico es primero aromati%ado a ácido 1hidro2ifenilpiruvico! una reacción catali%ada por la prefenato deshidrogenasa! luego ocurre una transaminación! catali%ada por la tirosina o 1hidro2ifenilpiruvato aminotransferasa y finalmente se obtiene el aminoácido L Airosina$ La biosíntesis de fenilalanina implica primero la aromati%ación del ácido

pref&nico a ácido fenilpir/vico! una reacción catali%ada por la prefenato deshidratasa! y luego una transaminación catali%ada por la fenilalanina o fenilpiruvato aminotransferasa! entonces obtenemos fenilalanina (6ig$+$"$

Fig.1. Estructura del ácido shikímico y los frutos del anís de estrella chino (Illicium verum)

;

8E8 8

<;>

B

8B

=

8B

;

; B

B ;

;

;

;B

;B

B;

B;

;B

B;

B;

B B;

-  e r it r o s a 1  f o s f a t o

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B;

B9;>8B

B;

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B;

C c i d o s h i k ím ic o 9  fo s f a t o

;B

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B;

C c i d o s h i k ím ic o

B 9 ;>8B

B; B; C c i d o s h i k ím i c o

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B;

B B;

C c i d o 9  d e s h i d ro q u ín i c o

;B

;

; <;> B;

;B B

B9;>8B


B;

C c i d o q u í n ic o

B;

C c i d o 9  f o s f a t o +  e n o l p i r u v i ls h i k í m i c o ( E 8 S 8 "

; <;>

B B;

< o r is m a t o


H2O

b

H+

d Pi

a

NAD+,

3-desoxi-D-arabinoheptulosonato 7-fosfato (DAHP

Co+2

H+

A!P

ADP

f 

e

N       A       D       P       H      

g

Pi

h

c

Enzimas:

Pi

-';8 sintasa$ 9 deshidroquinato sintasa$ Duinatodeshidrogenasa ('-8;="$ 9 deshidrogenato deshidratasa$ Shikimato deshidroquinasa$ Shikimato quinasa$ +enolpiruvilshikimato 9fosfato sintasa$ h)
Fig. 2. uta del shikimato. !a ruta inicia con la condensaci"n de la #$eritrosa %$fosfato y el fosfo

; (;>

C c i d o a n t ra n í li c o ; ;B ><

B

; (;> <;> B

b

B;

;

C c id o >  a m in o  > d e s o 2 ic o r ís m ic o

C c id o p r e f& n ic o

; <;>

B

;

;B

C c id o c o r ís m ic o ; ; <;> B;

C c id o 1  h id r o 2 ib e n % o i c o

B

;

(;>

C c i d o 1  a m i n o  $ - d e s o x i % o r & s '

i% o

;

(;>

C c id o p  a m in o b e n % o i c o ( 8 ' @ ' "

#OH2

a c

)-

d

)-

e Piruat

-biuinonas

En+imas,

f 

P)

2-a'ino-2-desoxiiso%oris'ato sintasa 2-a'ino-2desoxiiso%oris'ato liasa Coris'ato 'utasa Coris'ato liasa $-a'ino-$-desoxi%oris'ato sintasa $-a'ino-$-desoxi%oris'ato liasa

Fig.. *íntesis de com&uestos derivados del ácido corísmico. (corismato).

;B ><

;

(;

B9;>8B

B

(;>

C c i d o a n t ra n ílic o

B;

;B

C c i d o f o s f o r i b o s i la n t r a n í li c o

B; B 9;>8B

;B >< B;

B9;>8B

B;

B; ;B

(;

C c i d o c a r b o 2 i f e n i l a m i n o d e o 2 i r ib u l o s a +  f o s f a t o

( ;

i n d o l 9  g l ie r o l f o s f a t o

B

B;

( ;

(;

7ndol

+

(;>

Ariptófano

Pirofosfato de

a PPi

b

c CO2 H2O

*li%eraldeh&  do 3-

d )-

H2

En+imas, Antranilato fosforibosil transferasa osforibosil antranilato iso'erasa ndol.li%erol fosfato sintasa  !ript/fano sintasa

Fig.%. *íntesis del tri&t"fano a &artir del ácido antranílico.

Al%aloides Pi.'entos Hor'onas

B

;

;

;

B

B

; B

B

B;

B;

C c i d o f e n i lp i r / v i c o

C c i d o p r e f& n ic o

C c i d o 1  h i d r o 2 i fe n ilp i r/ v ic o

B

B

B;

B; (;>

(;>

;B

L  6 e n i la l a n i n a

L  A ir o s i n a

B

B

B;

B;

C c id o c in á m ic o ;B

C c i d o 1  c o u m á r ic o

NAD+,

a

c H

P       A       )       A       P      

b

P       A       )       A       P      

d

NH

e

NH

f 

g NADPH,

En+imas,

umarinas Prefenato deshidro.enasa Fenil&ro&enos  !irosina o $-hidroxifenilpiruato a'inotransferasa /cidos0 aldehídos y alcoholes cinámicos Prefenato deshidratasa !ignanos y ligninas enilalanina o fenilpiruato a'inotransferasa en+aldehídos Cina'ato $-hidroxilasa Flavanonas y dihidroavonoles enilalanina a'onia%o liasa (PA)  !irosina a'onia%o liasa (!A)

Fig.3. *íntesis de Biosíntesis los aminoácidos !$4irosina y !$Fenilalanina. de isoprenoides

Los isoprenoides! terpenos o terpenoides son un grupo muy numeroso! y de gran importancia! de compuestos que participan del metabolismo tanto primario como secundario de plantas y de otros organismos eucariotas! como hongos y animales! y de bacterias$ -esde un punto de vista químico se clasifican como lípidos insaponificables que derivan del isopreno (metilbutadieno"$ El nombre de terpenos surge de ser muy abundantes en el árbol de la trementina ( Pistacia terebinthus" conocida como turpen oil  por su rique%a en aceites usados como disolventes$ La nomenclatura de las principales clases refle3a el n/mero de unidades isoprenoides0 ;emiterpenos0 ) unidad de isopreno (+ <"! onoterpenos0 > unidades de isopreno (), <"! Sesquiterpenos0 9 unidades de isopreno ()+ <"!

-iterpenos0 1 unidades (>, <"! Ariterpenos0 F unidades (9, <"! Aetraterpenos0 G unidades (1, <"! 8oliterpenos0 ), o más unidades El n/mero de metabolitos encontrados en una especie puede ser muy superior al de los genes involucrados en su biosíntesis$ La biosíntesis de terpenoides es un e3emplo de esto! ya que permite producir muchos compuestos distintos con un n/mero de genes relativamente peque?o$
 'cetil
Ruta alternativa (plastídica):  Se inicia con la producción de )deso2i-2ilulosa+

fosfato (-K8" a partir de Jliceraldehído 9fosfato e hidro2imetil tiamina derivada del piruvato! mediante una condensación catali%ada por la -K8 sintasa$ Luego se produce >etilEritritol1fosfato mediante un reordenamiento intramolecular y reducción del -K8$ Esta mol&cula mediante numerosos cambios catali%ados por diferentes en%imas origina una me%cla de 788 y -'88 (dimetilalilpirofosfato"$ En ambas rutas! el 788 es convertido en -'88 por acción de la 788 isomerasa y la unión de una mol&cula de 788 con su isómero (-'88" forma una mol&cula de die% átomos de carbono! el pirofosfato de geranilo y posteriores adiciones de 788 dan lugar a mol&culas de quince (el pirofosfato de farnesilo" y de veinte (el pirofosfato de gernilgeranilo" átomos de carbono! mediante reacciones catali%adas por preniltransferasas$ La adición sucesiva de 788 produce terpenoides de varios tama?os! como el pirofosfato de solanesilo! <1+! que es el precursor de la cadena lateral de la ubiquinona D* de Phycomyces$

Referencias

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et%ler! -$ @iochemistry0 Holume )! ) Ed!M Elsevier Science0 Estados .nidos (.S'"! >,,9M pp )1>))1>G$ Shah! @$M Seth! '$ Ae2tbook of 8harmacognosy and 8hytochemistry! ) Ed$M Elsevier Science0 Estados .nidos (.S'"! >,),M pp  Ed$M Ohon Pilley and Sons! LA-0 7nglaterra! >,,>M pp )>))>+$ Shigh! @$ 8lant 'mino 'cids0 @iochemistry and @iotechnolog y! ) Ed$M arcel -ekker! 7nc$0 Estados .nidos (.S'"! )***M pp )1:)+*$  Cvalos! '$M 8&re%.rria! E$ etabolismo secundario de plantas! Reduca (@iología"0 -epartamento de @iología Hegetal 7 (6isiología Hegetal"! adris! >,,*M pp )>*)9:$ http0IINNN$revistareduca$esIinde2$phpIbiologiaIarticleIvieN6ileI:*GIG)1