Sikimisav

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Sikimisav
Shikimic-acid-skeletal.png
A sikimisav kémiai szerkezete
Shikimic-acid-3D-balls.png
3D modellje
Kémiai azonosítók
CAS-szám 138-59-0
PubChem 8742
ChemSpider 8412
EINECS-szám 205-334-2
KEGG C00493
ChEBI 16119
StdInChIKey JXOHGGNKMLTUBP-HSUXUTPPSA-N
ChEMBL 290345
Kémiai és fizikai tulajdonságok
Kémiai képlet C7H10O5
Moláris tömeg 174,15 g/mol
Olvadáspont 185–187 °C
Ha másként nem jelöljük, az adatok
az anyag standard állapotára vonatkoznak.
(25 °C, 100 kPa)

A sikimisav, általánosabban ismert anionos formájában a sikimát, ciklohexén, ciklitol és ciklohexán-karbonsav egy molekulában. Fontos biokémiai metabolit növényekben és mikroorganizmusokban. Nevét a japán sikimi növényről kapta (シキミ, azaz a japán csillagánizsról, tudományos nevén Illicium anisatum), amelyből először 1885-ben izolálta Johan Fredrik Eykman.[1] Molekulaszerkezetét csaknem 50 évvel később határozták meg.[2]

Az IARC listájára mint 3-as típusú biológiai vegyület került fel, amely a besorolás szerint az emberre nézve nem rákkeltő tulajdonságú, ám azt javasolják, hogy bizonyos magas sikimisav-tartalmú növényeket ne nyersen fogyasszunk, hanem főzés, sütés, pörkölés során hagyjuk, hogy a benne levő sikimisav elbomoljon.[3]

Egyes hidrolizálható tanninokban a sikimisav alkotja a glikozidos részt.

Bioszintézise[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Foszfoenolpiruvát és eritróz-4-foszfát reakciójából 3-dezoxi-D-arabinoheptulozonát-7-foszfát (DAHP) keletkezik, DAHP szintáz enzim katalizációjával. A DAHP ezután – DHQ szintáz katalizálta reakcióban – 3-dehidrokináttá (DHQ) alakul át. Bár a reakció kofaktorként nikotinamid-adenin-dinukleotidot, azaz NAD-ot igényel, enzimatikus reakciók ezt regenerálják, így nettó felhasználása nem történik.

3-dehidrokinát bioszintézise foszfoenolpiruvátból és eritróz-4-foszfátból

A DHQ a 3-dehidrokinát dehidratáz enzim segítségével 3-dehidrosikimisavvá dehidratálódik, amely aztán tovább redukálódik a sikimát dehidrogenáz aktivitása során, miközben nikotinamid-adenin-dinukleotid-foszfát, azaz NADPH használódik fel.

Sikimisav keletkezése 3-dehidrokinátból

Sikimát útvonal[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Aromás aminosavak bioszintézise[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A sikimisav útvonal 7 lépéses metabolizmus, amelyet baktériumok, gombák, algák, paraziták és növények alkalmaznak aromás aminosavak (fenilalanin, tirozin és triptofán) szintetizálásához. Ez az útvonal állatokban nem található meg, ezért számukra a fenilalanin és triptofán esszenciális aminosavak, melyek csak táplálkozással vihetők be (az állatok képesek tirozint szintetizálni fenilalaninból, így az csak a fenilketonuriában szenvedő betegek esetében esszenciális, akik nem tudják hidroxilálni a fenilalanint.)

Az első részt vevő enzim a sikimát kináz, a sikimisav ATP-függő foszforilációját katalizálja, hogy az sikimát-3-foszfáttá alakulhasson.[4] A sikimát-3-foszfát ezután egy foszfoenolpiruváttal 5-enolpiruvilsikimát-3-foszfát molekulát hoz létre az 5-enolpiruvilsikimát-3-foszfát (EPSP) szintáz enzim közbenjárásával.

Chorismate pathway 1.png

Aztán az 5-enolpiruvilsikimát-3-foszfát korizmáttá alakul korizmát szintáz enzim katalizációjával.

Chorismate pathway 2.png

Prefénsav szintetizálódik egy korizmát mutáz segítségével.[5][6]

Prephenate biosynthesis.png

A prefenát oxidatív dekarboxilációja során a hidroxilcsoport retenciójával p-hidroxifenilpiruvát keletkezik, amely glutamát, mint nitrogénforrás felhasználásával transzaminálódik, így tirozin és α-ketoglutarát jön létre.

Tyrosine biosynthesis.svg

Fenolikumok szintézisének kezdő pontja[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A fenilalanin és a tirozin a fenolpropanoidok szintézisének perkurzorai. Fenolpropanoidokból képződnek később a flavonoidok, kumarinok, tanninok és ligninek. Az első belépő enzim a fenilalanin-ammónia-liáz (PAL) amely egy L-fenilalanint változtat transz-fahéjsavvá és ammóniává.

Galluszsav bioszintézis A galluszsav 3-dehidrosikimátból keletkezik sikimát dehidrigenáz enzimmel, majd 3,5-didehidrosikimáttá alakul át. Ez utóbbi alakul át spontán galluszsavvá.[7]

Más vegyületek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A sikimisav még az alábbi vegyületek prekurzor:

  • indol, az indolból származtathatóak aminosavak, aromás aminosavak, egyik fontosabbikuk a triptofán, amelyből alakulnak más, pszichedelikus, hallucinogén vegyületek is, mint a dimetil-triptamin
  • sok más alkaloid és aromás anyagcseretermék

Mikrospóra-szerű aminosavak[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Apró, másodlagos metabolitok, amelyeket erősen napsütötte területeken élő szervezetek állítanak elő, általában tengeri életközösségekben.

Felhasználás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A gyógyszeriparban a csillagánizsból való kivonatot használják (Illicium verum) amely alapanyaga az oseltamivir (Tamiflu) gyártásának. Bár a sikimisav megjelenik a legtöbb autotróf szervezetben, egy bioszintetikus intermedier így többnyire nagyon alacsony koncentrációban fordul elő. A csillagánizsból kivonható alacsony sikimisav mennyiséggel magyarázzák a 2005-ös oseltamivir hiányt is. Sikimisav kinyerhető az amerikai ámbrafából is amelyből Észak-Amerikában jelentős mennyiség található. De fehasználása arányaiban nem kifizetődő, mivel a belőle származtatható hozam, 1,5%. Például: 4 kg mag volna szükséges 14 doboz Tamiflu előállításához. Összehasonlításképpen, a csillagánizsból kinyert sikimisavból 3-7% hozamot kapunk. [8][9][10] Egy 2010-es Maine Universityn végzett tanulmány szerint a sikimisav kivonható néhány fenyőtípus magjából is. [11]

Aminosikimisav a sikimisav egy alternativája, az oseltamivir gyártásának egy kiinduló anyaga.

Gyógyszerek-növényirtószerek előállítása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A sikimát felhasználható (6S)-6-Fluorosikimisav előállítására,[12] amely egy olyan antibiotikum ami képes gátolni az aromás bioszintetikus útvonalakat.[13]

Glifoszfát, aktív összetevőként a herbicid szerekben, úgy hat, hogy megzavarja a növények sikimisav metabolizmusát. Specifikusabban, a glifoszfát gátol egy enzimet, az 5-enolpiruvilsikimát-3-foszfát szintáz-t (EPSPS).

Lásd még[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Aminosikimát útvonal, egy újabb, alternatív sikimát útvonal.

Könyvek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • The shikimate pathway, E. Haslam, 2 editions - first published in 1974
  • Shikimic acid, E. Haslam, 1 edition - first published in 1993

Fordítás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Ez a szócikk részben vagy egészben a Shikimic acid című angol Wikipédia-szócikk fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel.

Referenciák[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. The Botanical Relations of Illicium Religiosum, Sieb., Illicium Anisatum, Lour. J. F. Eykman, American Journal of Pharmacy, 1881, volume 53, Number 8 (article)
  2. Liquidambar styraciflua: a renewable source of shikimic acid. Liza B. Enrich, Margaret L. Scheuermann, Ashley Mohadjer, Kathryn R. Matthias, Chrystal F. Eller, M. Scott Newman, Michael Fujinaka and Thomas Poon, Tetrahedron Letters, 2008, volume 49, pages 2503–2505, doi:10.1016/j.tetlet.2008.02.140
  3. Carcinogenicity of bracken and shikimic acid. I. A. Evans and M. A. Osman, Nature, 26 July 1974, volume 250, pages 348 - 349, doi:10.1038/250348a0
  4. Sablon:Cite pmid
  5. Helmut Goerisch (1978.). „On the mechanism of the chorismate mutase reaction”. Biochemistry 17 (18), 3700. o. DOI:10.1021/bi00611a004.  
  6. Peter Kast, Yadu B. Tewari, Olaf Wiest, Donald Hilvert, Kendall N. Houk, and Robert N. Goldberg (1997.). „Thermodynamics of the Conversion of Chorismate to Prephenate: Experimental Results and Theoretical Predictions”. J. Phys. Chem. B 101 (50), 10976–10982. o. DOI:10.1021/jp972501l.  
  7. Gallic acid pathway on metacyc.org
  8. Bradley, David (2005. december 1.). „Star role for bacteria in controlling flu pandemic?”. Nature Reviews Drug Discovery 4 (12), 945–946. o. DOI:10.1038/nrd1917. PMID 16370070. Hozzáférés ideje: 2007. március 7.  
  9. Marco Krämer, Johannes Bongaertsa, Roel Bovenberga, Susanne Kremera, Ulrike Müllera, Sonja Orfa, Marcel Wubboltsa, Leon Raevena. (2003.). „Metabolic engineering for microbial production of shikimic acid”. Metabolic Engineering 5 (4), 277–283. o. DOI:10.1016/j.ymben.2003.09.001. PMID 14642355.  
  10. Johansson Louise, Lindskog Anna, Silfversparre Gustav, Cimander Christian, Nielsen Kristian Fog, Liden Gunnar (2005.). „Shikimic acid production by a modified strain of E. coli (W3110.shik1) under phosphate-limited and carbon-limited conditions”. Biotechnology and Bioengineering 92 (5), 541–552. o. DOI:10.1002/bit.20546. PMID 16240440.  
  11. Maine pine needles yield valuable Tamiflu material, Boston.com, November 7, 2010
  12. http://jiang.tju.edu.cn/pdfs/6flufull.pdf
  13. http://aac.asm.org/content/38/2/403.full.pdf

További információk[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]