труктури полігідроксіалканоатов
1.2 Метаболічні шляхи синтезу
На прикладі найбільш вивченого з ПГА - полімеру ? -оксимасляної кислоти встановлено, що шляхи його синтезу практично однакові у різних мікроорганізмів (Alkaligenes, Azotobakter, Pseudomonas).
В
Рис.2. Біосинтез P (3HB-4HB) у рекомбінантному E. coli при використанні гетерологичних генів від Clostridlum kluyveri.
HB мономер у синтезі P (3HB-4I IB) отримано з сукцинату. У Сукцинат перетворюють 4HB-CoA ферменти, які утворюють дугу закодований генами від грампозитивних, суворо анаеробного C. kluyveri мікроба.
У біосинтезі полігідроксіалканоатов ключовими є три ферменту: ? - кетотіолази, ацетоацетил-КоА-редуктаза і ПГА-синтаза, які кодуються відповідно генами phbA, phbB, phbC (Рис.3). Регуляція процесу синтезу ПГА може здійснюватися на кількох рівнях: на рівні експресії генів специфічними факторами середовища (наприклад, нестача поживних елементів) або на рівні регуляції активності ферментів специфічними клітинними компонентами, які є їх субстратами або інгібіторами. Можливий змішаний тип регуляції активності ферментів, що беруть участь у метаболізмі ПГА. У найперших роботах, присвячених вивченню механізму синтезу ПГА, було показано, що регуляція синтезу ПГА у R.eutropha здійснюється метаболітами на ферментативному рівні за провідної ролі внутрішньоклітинної концентрації вільного коензиму А, який інгібує кетотіолазную реакцію у A.eutrophus, у Azotobacter beijerinckii, а також у Zoogloea ramigera. Встановлено, що синтез ПГА стимулюється високою внутрішньоклітинної концентрацією НАДФН і високим співвідношенням НАДФН/НАДФ.
В
Рис.3. Схематичне зображення генів ферментів синтезу ПГА і продуктів їх експресії. br/>
? -кетотіолази є першим ферментом синтезу полімеру і каталізує конденсацію двох молекул ацетил-КоА, фермент також каталізує останню реакцію в процесі ендогенної деградації полімеру. Таким чином, цей фермент грає ключову роль в циклічному метаболізмі полімеру. Активність ферменту не інгібує фізіологічними концентраціями метаболітів клітини, але реакція конденсації різко знижується при накопиченні вільного КоА. Ефект інгібування вільним КоА синтезу полімеру є дуже важливим аспектом метаболічної регуляції клітини, так як в умовах підвищених концентрацій вільного КоА субстрати використовуються головним чином у біосинтетичних реакціях, що призводять до синтезу білків, нуклеїнових кислот та інших первинних макромолекул. При цьому ацетил КоА використовується в основному циклі трикарбонових кислот (ЦТК), де на першому етапі циклу цітратсіназа вивільняє вільний КоА. У цих умовах внутрішньоклітинна концентрація вільного коферменту значно вище, н...
