Биосинтез терпеноидов (изопреновдов)

БИОСИНТЕЗ ТЕРПЕНОИДОВ (ИЗОПРЕНОВДОВ) — процесс образования в растениях большой группы природных соединений, имеющих отношение к молекуле изопрена — C₅H₈. Современные представления о биосинтезе терпеноидов возникли на основе изучения биосинтеза стероидов, главным образом холестерина. Сформулированное Л. Ружичкой «изопреновое правило» (см. Терпеноиды) позволило ему предположить, что все терпеноиды синтезируются из предшественника — «активного изопрена». Это предположение подтвердил Ф. Линен, который нашел, что таким веществом является D³-изопентенилпирофосфат (ИППФ). Важное значение имело открытие К. Блоха, установившего, что все атомы углерода в терпеноидах ведут свое происхождение от ацетата (правило Блоха). В 1956 г. К. Фолкерсом была открыта мевалоновая кислота — чрезвычайно эффективный предшественник холестерина.

На схеме 1 представлен упрощенный путь образования ИППФ из ацетил-СоА.

Процесс биосинтеза терпеноидов в растениях протекает при участии ферментов. Реакция образования β-окси-β-метилглутарид-СоА — первый этап процесса, свойственного почти исключительно метаболизму изопреноидов.

Следующая ступень превращения β-окси-β-метилглутарил-СоА в изопреноид — образование мевалоновой кислот ы (МВК). МВК занимает ключевое положение в биосинтезе терпеноидов и является первым продуктом реакций, свойственных исключительно метаболизму изопреноидов.

Главный мономер, из которого в конечном итоге синтезируются все известные природные терпены и терпеноиды, — ИППФ.

Образование изопреноидов (терпеноидов) в растительных организмах может быть представлено в виде схемы 2.

Условные обозначения. ГПФ — геранилпирофосфат, ФПФ — фарнезилпирофосфат; ГГПФ — геранилгеранилпирофосфат.

ИППФ при действии фермента изопентенил-пирофосфатизомеразы, которая сдвигает двойную связь, может образовать изомерное соединение диметилаллилпирофосфат — ДМАПФ Одна молекула ДМАПФ служит акцептором для одной молекулы ИППФ. Образование терпенов происходит путем присоединения остатка ИППФ к растущей цепи изопреноида или к молекуле ДМАПФ.

Представленные на схеме 2 линии синтеза 2 и 3 свойственны всем организмам. Линия синтеза / и образование моно-, сескви- и дитерпеноч характерны лишь для некоторых растений.