Общие сведения о метаболическом пути биосинтеза лизина

map00300

В клетках микроорганизмов лизин синтезируется из аспарагиновой кислоты и служит конечным продуктом разветвленного метаболического пути биосинтеза, общего для трех аминокислот — лизина, метионина и треонина

Есть два пути биосинтеза лизина:

  • Один путь идет, начиная с 2 – кетоглутаровой кислоты, через 2 – аминоадипиновую кислоту к L-лизину (аминоадипиновый путь). По этому пути лизин образуется в клетках дрожжей, грибов, актиномицетов и некоторых водорослей. Регуляция биосинтеза лизина по аминоадипиновому пути изучена сравнительно мало, но все же известно, что она идет по первому ферменту, катализирующему превращение 2 – кетоглутаровой кислоты в гомолимонную, так как избыток лизина в среде заметно тормозит образование последней.

  • Второй путь (диаминопимелиновый путь) начинается с аспарагиновой кислоты и проходит через 2,6 – диаминопимелиновую кислоту. Такой путь имеет место в бактериальных клетках. Этот путь образования лизина был подробно изучен у E. Coli, а позднее было доказано, что у основных продуцентов лизина, и у глутаматсинтезирующих бактерий биосинтез идет по диаминопимелиновому пути. Эта схема образования лизина расшифрована при использовании различных мутантов, дефицитных по определенным ферментам в цепи превращений аспарагиновой кислоты до L – лизина.

    • Путь биосинтеза лизина связан со следующими путями KEGG:

  • Метаболизм глицина, серина и треонина (через L-гомосерин - 1)

  • Биосинтез пептидогликано (через производные мезо-2,6-диаминопимелата - 2)

  • Деградация лизина (через лизин - 3)

  • Цикл Кребса (через 2-оксоглютарат - 4)

  • Биосинтез тропана, пиперидина и пиридина (через лизин - 3)

  • Метаболизм пирувата (через гомоцитрат - 5)



    • Метаболический путь биосинтеза лизина в разных доменах жизни

    Архея Methanosarcina acetivorans Карта

    Домен: Археи
    Тип: Эвриархеоты
    Класс: Methanomicrobia
    Порядок: Methanosarcinales
    Семейство: Methanosarcinaceae
    Род: Methanosarcina


    Бактерия Yersinia pestis Карта

    Домен: Бактерии
    Тип: Протеобактерии
    Класс: Гамма-протеобактерии
    Порядок: Enterobacteriales Rahn
    Семейство: Энтеробактерии
    Род: Иерсинии
    Вид: Чумная палочка


    Бактерия Yersinia pestis Карта

    Домен: Животные
    Тип: Членистоногие
    Класс: Жаброногие
    Отряд: Daphniiformes
    Семейство: Daphniidae
    Род: Дафния
    Вид: Обыкновенная дафния


    Наиболее полно путь представлен у археи, можно проследить почти все реакции по диаминопимелиновому пути до пирролизина. Кроме того, представлены несколько реакций из аминоадипинового пути.


    У чумной палочки путь представлен менее полно, но опять же можно проследить весь ход метаболизма по диаминопимелиновому пути до лизина, имеется ответвление в сторону путей биосинтеза пептидогликанов и метаболизма аминокислот.


    У дафнии в карте пути только две реакции. Из этого можно сделать вывод, что для дафнии лизин является незаменимой аминокислотой.


    Реакция декарбоксилирования (1R,2S)-1-гидроксобутан-1,2,4-трикарбоксилата в базе данных KEGG

    Ссылка на реакцию R01934. Реакция отмечена на карте красной стрелкой.