시킴산

Shikimic acid
시킴산
Chemical structure of shikimic acid
3D model of shikimic acid
이름
선호 IUPAC 이름
(3R,4S,5R)-3,4,5-트리히드록시사이클로헥스-1-ene-1-카르복실산
식별자
3D 모델(JSmol)
체비
켐벨
켐스파이더
ECHA InfoCard 100.004.850 Edit this at Wikidata
EC 번호
  • 205-334-2
케그
펍켐 CID
유니
  • InChi=1S/C7H10O5/c8-4-1-3(7(11)12)2-5-6(9)6(4)10/h1,4-6,8-10H,2H2,(H,11,12)/t4-5,5-,6-/m1/s1 checkY
    키: JXOHGGNKMLTP-HSUXUTSA-N checkY
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    키: JXOHGGNKMLTP-HSUXUTPPBZ
  • C1[C@H]([C@@H]([C@@H])(C=C1C(=O)O)O)O)O)o
특성.
C7H10O5
어금질량 174.15 g/114
녹는점 185 ~ 187 °C(365 ~ 369 °F, 458 ~ 460 K)
달리 명시된 경우를 제외하고, 표준 상태(25°C [77°F], 100 kPa)의 재료에 대한 데이터가 제공된다.
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Infobox 참조 자료

음이온성 형태 식생물로 더 흔히 알려진 시킴산은 사이클로헥센, 사이클로이톨, 사이클로헥사네카르복실산이다. 식물과 미생물의 중요한 생화학적 대사물이다. 그것의 이름은 1885년 요한 프레드릭 에이크만에 의해 처음 고립된 일본 꽃 시키미(キキ, 일본 별 아니스, 일리키움 아니사툼)에서 유래했다.[1] 그 구조의 해명은 거의 50년 후에 이루어졌다.[2]

생합성

Phosphenoolpyruvate와 Erythrose-4-phosphate가 응축되어 효소 DAHP synthase에 의해 촉매된 반응으로 3-deoxy-D-아라비노헵툴로소네이트-7-phosphate(DAHP)를 형성한다. 그런 다음 DHQ 싱타아제에 의해 촉매된 반응으로 DHQ(Dehydroquinate) 3-dehydroquinate)로 변환된다. 이 반응에는 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드(NAD)가 공동 인자로서 필요하지만 효소 메커니즘은 이를 재생시켜 NAD를 순이용하지 않게 된다.

인산염피루브산염과 에리트로스-4-인산염의 3-디하이드로쿼인 생합성

DHQ는 3-디하이드로키산탈수소효소에 의해 3-디하이드로시킴산으로 탈수되며, NADPH(Nicotinamide adenine dinucleotide phosph)를 공동작용제로 사용하는 시키메이드 탈수소효소에 의해 시킴산으로 환원된다.

3-디하이드로쿼인산 시킴산의 생합성

시크메이트 경로

주요 기사: 시크메이트 경로

방향족 아미노산의 생합성

식생통로는 박테리아, 곰팡이, 조류, 기생충, 식물이 방향족 아미노산(페닐알라닌, 티로신, 트립토판)의 생합성을 위해 사용하는 7단계 대사통로다. 이러한 경로는 동물에서는 찾아볼 수 없으므로 페닐알라닌과 트립토판은 동물의 식단에서 얻어야 하는 필수 아미노산을 나타낸다(동물들은 페닐알라닌으로부터 타이로신을 합성할 수 있으므로, 히드록시화 페닐알라닌에서 티로신까지 히드록시화 할 수 없는 개인을 제외하고는 필수 아미노산이 아니다).

식생 경로에 관여하는 7가지 효소는 DAHP 싱타아제, 3-디하이드로큐네이트 싱타아제, 식생탈수소효소, 식생키네아제, EPSP 싱타아제, 초리스마이트 싱타아제 등이다. 그 길은 두 개의 기질인 인에노에놀 피루바이트와 에리스로스-4-인산염으로 시작하여 3개의 방향족 아미노산의 기질인 초리스마이트로 끝난다. 관련된 다섯 번째 효소는 식생키나아제(sikimate kinase)로 식생물의 ATP 의존인인산화효소를 촉매하여 식생3인산(sikimate 3-phosphate)을 형성하는 효소다(아래 그림 참조).[3] 그런 다음 식생 3-인산염과 인산염을 결합하여 효소 5-에놀피루빌시크미트-3-인산염(EPSP) 신타제를 통해 5-enolpyruvikimate-3-phosphate를 부여한다.

Chorismate pathway 1.png

그리고 나서 5-enolpyruvylsikimate-3-phosphate는 chorismate synthase에 의해 chorismate로 변형된다.

Chorismate pathway 2.png

그 후 프리페닉산은 클라이센의 초리스마이트 무타아제(chorismate mutase)에 의한 초리스마이트의 재배열로 합성된다.[4][5]

Prephenate biosynthesis.png

프리페네이트는 히드록실 그룹의 유지와 함께 산화적으로 디카르복실화 되어 p-하이드록시페닐피루베이트를 주고, 글루탐산염을 질소원으로 사용하여 트랜스amated 되어 티로신과 α-케토글루타레이트(ketoglutarate)를 준다.

Tyrosine biosynthesis.svg

일부 페놀러스의 생합성 시작점

페닐알라닌과 티로신은 페닐프로파노이드 생합성에 사용되는 전구체다. 페닐프로파노이드들은 플라보노이드, 쿠마린, 타닌, 리닌을 생산하는 데 사용된다. 관련된 첫 번째 효소는 페닐라닌 암모니아-레이아제(PAL)로 L-페닐알라닌을 트랜스시던산, 암모니아로 전환한다.

갈릭산 생합성

갈산은 3-디히드로시미트로부터 효소 식이탈수소효소의 작용에 의해 형성되어 3,5-디지드히드로시미트를 생성한다. 이 후자의 화합물은 자연적으로 갈산으로 환원된다.[6]

기타 화합물

시킴산은 다음을 위한 전구체다.

미코스포린 유사아미노산

미코스포린과 같은 아미노산은 태양빛의 양이 많은 환경, 대게 해양 환경에 사는 유기체들에 의해 생성된 작은 2차 대사물이다.

사용하다

제약업계에서는 중국 스타 아니스(Ilicium verum)의 시킴산이 오셀타미비르(Tamiflu) 생산의 기초 재료로 쓰인다. 대부분의 자폐성 유기체에 시킴산이 존재하지만, 그것은 생체합성 중간이고 일반적으로 매우 낮은 농도에서 발견된다. 2005년 오셀타미비르 부족의 원인으로 중국 스타 아니스에서 나온 시킴산의 낮은 격리 수율이 지목되고 있다. 시킴산도 북미에서 풍부한 [2]스윗검(Liquidambar styraciflua) 과일의 씨앗에서 약 1.5%의 수확량으로 추출할 수 있다. 예를 들어, 14개의 타미플루 포장에는 4kg의 단검 씨앗이 필요하다. 이에 비해 항성애니즈는 3%~7%의 시킴산을 산출하는 것으로 보고되었다. 최근 대장균의 생체합성 경로가 강화되어 이 유기체가 상업적으로 사용될 수 있는 충분한 물질을 축적할 수 있게 되었다.[7][8][9] 메인 대학교가 발표한 2010년 연구는 시키미산 또한 몇 종의 소나무의 바늘로부터 쉽게 수확될 수 있다는 것을 보여주었다.[10]

보호 그룹은 산업 생산 공정보다 소규모 실험실 작업과 초기 개발에서 더 일반적으로 사용된다. 왜냐하면 이들의 사용은 프로세스에 추가 단계와 재료 비용을 추가하기 때문이다. 그러나 값싼 치랄 빌딩 블록의 가용성은 예를 들어 오셀타미비르에 대한 시킴산과 같은 추가 비용을 극복할 수 있다.

아미노시킴산은 오셀타미비르 합성을 위한 출발 물질로서 시킴산에 대한 대안이기도 하다.

마약목표

시크미메이트는 방향족 생합성 경로를 억제하는 항생제인 ([11]6S)-6플루오로시킴산을 합성하는데 사용할 수 있다.[12] 구체적으로는 글리포세이트가 효소 5-enolpyruvikimate-3-phosphate synthase(EPSPSPS)를 억제한다. "Roundup Ready" 유전자변형 작물은 그러한 억제를 극복한다.[13]

발생

그것은 피들헤드라고 불리는 특산품인 양치류 전선에서 발생한다. 이 전선은 먹을 수 있지만, 시킴산을 제거하기 위해 볶을 수 있다.[14]

시킴산은 또한 몇몇 가수 분해능 탄닌의 글리코사이드 부분이다. 이 산은 물에 잘 녹고 비극성 용매에 잘 녹지 않으며, 그램-네거제 외세포막 불순성으로 인해 그램 양성균에만 시킴산이 활성하는 이유다.[15]

참고 항목

참조

  1. ^ Eykman, J. F. (1881). "The botanical relations of Illicium religiosum Sieb., Illicium anisatum Lour". American Journal of Pharmacy. 53 (8).
  2. ^ a b Enrich, Liza B.; Scheuermann, Margaret L.; Mohadjer, Ashley; Matthias, Kathryn R.; Eller, Chrystal F.; Newman, M. Scott; Fujinaka, Michael; Poon, Thomas (April 2008). "Liquidambar styraciflua: a renewable source of shikimic acid". Tetrahedron Letters. 49 (16): 2503–2505. doi:10.1016/j.tetlet.2008.02.140.
  3. ^ Herrmann, K. M.; Weaver, L. M. (1999). "The Shikimate Pathway". Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology. 50: 473–503. doi:10.1146/annurev.arplant.50.1.473. PMID 15012217.
  4. ^ Goerisch, H. (1978). "On the mechanism of the chorismate mutase reaction". Biochemistry. 17 (18): 3700–3705. doi:10.1021/bi00611a004. PMID 100134.
  5. ^ Kast, P.; Tewari, Y. B.; Wiest, O.; Hilvert, D.; Houk, K. N.; Goldberg, Robert N. (1997). "Thermodynamics of the Conversion of Chorismate to Prephenate: Experimental Results and Theoretical Predictions". Journal of Physical Chemistry B. 101 (50): 10976–10982. doi:10.1021/jp972501l.
  6. ^ "Gallic acid pathway". metacyc.org.
  7. ^ Bradley, D. (December 2005). "Star role for bacteria in controlling flu pandemic?". Nature Reviews Drug Discovery. 4 (12): 945–946. doi:10.1038/nrd1917. PMID 16370070. S2CID 30035056.
  8. ^ Krämer, M.; Bongaerts, J.; Bovenberg, R.; Kremer, S.; Müller, U.; Orf, S.; Wubbolts, M.; Raeven, L. (2003). "Metabolic engineering for microbial production of shikimic acid". Metabolic Engineering. 5 (4): 277–283. doi:10.1016/j.ymben.2003.09.001. PMID 14642355.
  9. ^ Johansson, L.; Lindskog, A.; Silfversparre, G.; Cimander, C.; Nielsen, K. F.; Liden, G. (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. doi:10.1002/bit.20546. PMID 16240440. S2CID 19659961.
  10. ^ "Maine pine needles yield valuable Tamiflu material". Boston.com. 7 November 2010.
  11. ^ Song, Chuanjun; Jiang, Shende; Singh, Gurdial (4 August 2011). "Facile Syntheses of (6S)-6-Fluoroshikimic Acid and (6R)-6-Hydroxyshikimic Acid". Chemical Research in Chinese Universities. 18 (2): 146–152.
  12. ^ Davies, G M; Barrett-Bee, K J; Jude, D A; Lehan, M; Nichols, W W; Pinder, P E; Thain, J L; Watkins, W J; Wilson, R G (February 1994). "(6S)-6-fluoroshikimic acid, an antibacterial agent acting on the aromatic biosynthetic pathway". Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 38 (2): 403–406. doi:10.1128/AAC.38.2.403. PMC 284469. PMID 8192477.
  13. ^ Funke, T.; Han, H.; Healy-Fried, M. L.; Fischer, M.; Schonbrunn, E. (29 August 2006). "Molecular basis for the herbicide resistance of Roundup Ready crops". Proceedings of the National Academy of Sciences. 103 (35): 13010–13015. Bibcode:2006PNAS..10313010F. doi:10.1073/pnas.0603638103. PMC 1559744. PMID 16916934.
  14. ^ Evans, I. A.; Osman, M. A. (July 1974). "Carcinogenicity of bracken and shikimic acid". Nature. 250 (5464): 348–349. Bibcode:1974Natur.250..348E. doi:10.1038/250348a0. PMID 4211848. S2CID 4175635.
  15. ^ Chung, Hai-Jung (30 September 2009). "Evaluation of the Biological Activity of Extracts from Star-Anise (Illicium verum)". Preventive Nutrition and Food Science. 14 (3): 195–200. doi:10.3746/jfn.2009.14.3.195.

책들

외부 링크