Практикум 9

Общие сведения о метаболическом пути Лизина

Биосинтез лизина описан в базе KEGG по идентификатором map00300. Биосинтез достаточно сложен, чтобы гетеротрофные организмы его утратили.
Лизин умеют синтезировать только растения, бактериии и археи. Все пути биосинтеза можно разделить на две большие группы -- диаминопимелиновый
и L-2-аминоадипиновый. Исходным веществом для первого является аспартат. Со второй стадии (L-аспартат 4-семиальдегида) этого пути есть "отворот"
на синтез многих других аминокислот, таких как треонин, глицин и серин. Диаминопимелиновый путь синтеза можно встретить у бактерий, архей и
растений. Второй путь, L-2-аминоадипиновый, на мой взгляд, более перспективный. Исходный субстракт этого пути - метаболиты цикла Кребса и
гликолиза. Так как оба процесса очень важны для организма, метаболизм лизина не будет испытывать недостатка в реактивах. Этот цикл также найден
у бактерий, архей и растений.

Рисунок 1. Биосинтез аспартата. Красным помечены пересечения с другими циклами.

Метаболический путь лизина в разных доменах жизни

Были взяты пути биосинтеза изина для следующих организмов:
Fragaria vesca (земляника), Eukaryota
Nitrosopumilus maritimus, Archeae
Bacillius thuringiensis, Eubacteria

Fragaria vesca

Путь биосинтеза лизина Fragaria vesca относится к диаминопимелиновому. Все ферменты образуют связанную цепочку от аспартата до лизина,
что свидетельствует о наличии биосинтеза лизина у земляники.

Ситуация у Nitrosopumilus maritimus с биосинтезом весьма интересная. Во-первых, у выбраной археи присутствует короткая цепь ферментов,
ведущая к синтезу треонина, глицина и серина от аспартата. Во-вторых, существует цепь ферментов от L-2 -аминоадипата до лизина. До сих пор не
описан ни один метаболический путь, ведущий к L-2-аминоадипату. Однако Nitrosopumilus maritimus является хемотрофом и берет энергию из
разложения аммония до нитрита. Скорее всего, одна из стадий основного метаболического пути Nitrosopumilus maritimus ведёт к образованию
L-2 -аминоадипата, от которого и идёт дальше синтез лизина.

Bacillius thuringiensis имеет ферменты, необходимые для синтеза лизина диаминопимелиновым путём. Кроме того, у бактерии есть дополнительные
ферменты для синтеза пептидогликана, что неудивительно.

Реакция образования L-2-аминоадипат-6-полуальдегида в базе данных KEGG

Выше названная реакция имеет идентификатор R04390. Информацию о реакции можно на странице данной реакции в КЕGG. Реакцию проводит фермент 1.2.1.95.
Реакция помечена на первом рисунке фиолетовым цветом.

Схема образования L-2-аминоадипат-6-полуальдегида
Реакцию можно записать следующим образом:
альфа-аминоадипоил-С-ацил + НАДФH + H+ <=> L-2-аминоадипат + Голо-Лизин-2 + НАДФ+