ПЛАСТИДНИХ ШЛЯХ БІОСИНТЕЗУ

У пластидах біосинтез ІППФ здійснюється по так званому немевалонатному (або 1 -дезоксі -?) - ксілулозо- 5-фосфатного) шляху. Попередниками є піру- ват і D-гліцсральдегід-З-фосфат. Піруват дскарбоксіліру- ється за участю тіамінпірофосфат (ТРР) і конденсується з D-глицеральдегид-З-фосфатом з подальшим утворенням 1-дезокси-Д-ксилулозо-5-фосфату (DOXP). В результаті перегрупування і наступних реакцій відновлення, дегідратації і фосфорилювання з DOXP утворюється ІППФ (рис. 3).

У вищих рослин немевалонатний шлях зберігся тільки в хлоропластах, де показано пряме освіту изопреноидов з фотосинтетичний засвоєного ^И С0 ₂ [див .: 9, с. 271]. У той же час фітостерини у вищих рослинах утворюються в цитоплазмі за класичним мевалонатного шляху, при цьому їх утворення практично повністю пригнічується інгібітором гідроксіметілглу- таріл-СоА-редуктази - мевінолін [див .: 10, с. 50].

Слід враховувати, що альтернативний немевалонатний шлях освіти ІППФ вимагає значно менших енергетичних витрат (у вигляді АТР), ніж мевалонатного шлях.

Цитоплазматичний мевалонатного і хлоропластної немевалонатний шляхи розрізняються на ранніх стадіях, а потім, починаючи з освіти З ₅ -одиниці (ІППФ), відмінності в стадіях біосинтезу изопреноидов відсутні.

Мал. 3. Біосинтез ізопенгенілпірофосфата в пластидах (немевалонат- ний, або 1-дезокси -?> - ксилулозо-5-фосфатний шлях) [див .: 2, с. 334]:

I - піруват; II - D-гл і Цера ьдегі д-3 -ф про з фат;

III - 1-дезокси -?> - ксилулозо-5-фосфат; IV - ізопентенілпірофосфат

На рис. 4 представлена загальна схема синтезу изопреноидов. Під дією ферменту ізопентенілдіфосфат-Д-ізомерази (КФ 5.3.3.2), що зрушує подвійну зв'язок, ІППФ перетворюється в діметілаллілпірофосфат (ДМАПФ). Далі ІППФ приєднується до ДМАПФ по подвійному зв'язку і утворюється З _{К |} -З'єднання - геранілпірофосфат. Він служить джерелом всіх монотерпенов. Потім до геранілпірофосфату приєднується ще один ІППФ і утворюється З ₁₅ -З'єднання фарнезілпірофосфат - вихідна речовина для синтезу сеськвітерпенов.

Мал. 4. Освіта молекул изопреноидов різної довжини за рахунок послідовного приєднання ізопренільних фрагментів [див .: 2, с. 335]:

I - ізопентенілпірофосфат (С,); II - діметілаллілпірофосфат (С,);

III - геранілпірофосфат (С ₁₀ ); IV - фарнезілпірофосфат (С _{| 5} );

V - геранілгеранілпірофосфат (С, ₀ )

Далі фарнезілпірофосфат може або приєднати ще одну молекулу ІППФ з утворенням геранілгеранілпірофосфата (С ₂₀ -З'єднання - джерело дігерпенов), або дімерізоваться з утворенням сквалену (С _ад -з'єднання - вихідна сполука для всіх трітерпенов). Нарешті, геранілгеранілпірофосфат може дімерізоваться з утворенням фі ГОІН - З ^ -соєдіненія, джерела тетратерпенов. Крім того, до геранілгеранілпірофос- фату може послідовно приєднатися велика кількість ІППФ, формуючи в кінцевому підсумку поліізопреноіди - каучук і Гуттен. В результаті описаних реакцій утворюється повний гомологічний ряд З ₅ -З'єднання різної довжини.

Далі ці алифатические молекули можуть «згорнутися» в циклічні структури, причому кількість циклів, їх розмір і типи зчленування можуть бути самими різними. Синтез базових ізопреноїдного структур здійснюють два типи ферментів - пренілтрансферази, які «нарощують» довжину ізопреноі- дов, і циклази, які формують циклічний скелет молекули. При цьому кожен тип структури формує специфічна ціклаза. Так як типів циклічних структур изопреноидов досить багато, то і кількість циклази має бути значним. До теперішнього часу їх відомо понад сто. Після формування базової структури (або одночасно з цим) відбувається її модифікація і «оснащення» функціональними групами.

Таким чином, синтез изопреноидов відбувається в двох ком- партментах - в пластидах і в цитоплазмі. При цьому існують два незалежних шляхи синтезу изопреноидов - мевалонатного, який відбувається в цитоплазмі, і альтернативний - в пластидах. Першим шляхом (в цитоплазмі) синтезуються моно-, ссскві- і три- терпени, тоді як ді-і Тетратерпени - по другому (в пластидах).