Suatu senyawa yang tak
terduga pentingnya, diisolasi pada tahun 1885 dari buah Illicium
religiosum.Senyawa itu diberi nama asam shikimat(shikimic acid), suatu nama
yang berasal dari kata shikimi-no-ki, yaotu suatu jenis tanaman
dalam bahasa jepang. Asam shikimat didapatkan dari suatu penyelidikan yang
mendalam oleh para peneloti setelah itu, dan itu merupakan suatu zat antara
kunci dalam biosintesis asam – asam amino aromtik, L-fenilalanin, L- tirosin
dan L- triptofan, pada tanaman dan mikroorganisme ( hewan tingkat tinggi tidak
dapat mensintesis de novo melalui alur ini).
Alur biosintetik
melalui asam shikimat ke asam-asam amino aromatic, diperlihatkan dalam skema
5.1. (asamnya disajikan sebagai anion) dan disebut jalur asam shikimat atau
alur shikimat. Asalnya adalah metabolisme karbohidrat dengan beberapa sifat
yang menarik, yang sebagian besar diketahui dari penyelidikan yang rinci atas
tahap-tahap yang dilalui. Tahap pertama adalah kondensasi tipe aldo
stereospesifik antara fosfoenolpirupat dan D-eritrose-4-fosfat yang
menghasilkan 3-deoksi-D-arabinoheptulosonat 7-fosfat(5.3;DAHP), di mana
penambahan terjadi pada muka-si dari ikatan rangkap pada (5.1) dan
muka-re dari gugus karbonil pada (5.2)
Penutupan cincin pada
DAHP menghasilkan dehydroquinic acid (DHQ). Mekanisme untuk
reaksi ini digambarkan dalam skema 5.3, dimana disamping reduksi dan oksidasi,
terjadi eliminasi-syn fosfat anorganik, dan pada langkah terakhir
diikuti dengan suatu reaksi aldol intramolekuler, melalui suatu suatu status
transisi mirip “kursi”(5.11). DHQ mengalami dehidrasi reversible dan
menghasilkan asam dehidrosikhimat. Penambahan dan eliminasi air berlangsung
secara cis yang tidak lazim dan dipostulasikan terjadi dalam
urutan dua langkah, yang melibatkan enamin, yang dibentuk melalui gugus-keto
dalam.
Terdapat dua langkah
dari asam shikimat (5.7) ke 3-fosfat (5.8). kondensasi dengan fosfoenolpiruvat
(5.1) menghasilkan (5.9). jenis reaksi biologis ini sifatnya unik, karena hanya
satu contoh lain saja yang diketahui. Mekanisme yang terjadi, disajikan pada
skema 5.4. Dari penyelidikan pelabelan diperoleh hasil bahwa reaksi penambahan
mempunyai sterokimia yang berlawan dengan langkah eliminasi yang terakhir tadi.
Eliminasi 1,4-
konjugat asam fosfor mengubah (5.9) menjadi khorismat (5.10), suatu reaksi yang
telah ditunjukan melibatkan eliminasi trans dari dua gugus
yang hilang [hilangnya (6-pro-R)-hidrogen].
Barangkali jalur
shikimat mestinya disebut alur khorismat (chorismate), karena pada asam
khorismatlah (5.10) garis tunggal biosintesis terpecah menjadi beberapa garis
yang terminalnya adalah asam – asam amino aromatic vital dan senyawa – senyawa
yang beragan lainnya. Namun tampaknya biosintesis beberapa metabolit microbial
tertentu (bagian 7.6.1) dapat bergeser dari garis utama, pada suatu tahapan
yang dekat dengan asam dehidrokuinat (5.4).
Aminasi asam khorismat
(5.10) terjadi melalui asam anthranilat (5.13) ke triptofan (5.14). pembentukan
fenilalanin (5.17) dan tirosin (5.18), sebaliknya berlangsung melalui asam
prefenat (5.16), yang pembentukannya dari asam khorismat (5.10) = (5.15)
melibatkan penyusunan-ulang clasien yang merupakan suatu contoh biologis yang
unik. Reaksi yang sama dapat juga dicapai dengan pemanasan larutan asam
khorismat berair, akan tetapi perhitungan menunjukan bahwa enzim (khorismat
mutase) dari Aerobacter aerogenes meningkatkan laju reaksi
(pada pH 7,5 dan 37 °C) sampai 1,9 x 10 6 kali, dibandingkan dengan reaksi
termal biasa. Reaksi enzim ini tampaknya bukanlah reaksi yang terpadu, tetapi
melibatkan pengaturan-ulang yang bertahap seperti yang digambarkan dalam skema
5.5
Suatu route dari asam
khorismat melalui asam isokhorismat telang diketengahkan untuk biosintesis asam
– asam amino m-karboksi, misalnya (5.20), yang terdapat pada
tanaman tumbuhan tingkat tinggi. Pada bakteri, asam salisilat (5.21) juga
diturunkan dari (5.19). pada mikroorganisme, merupakan suatu hal yang menarik
untuk dicatat bahwa aromatisasi zat antara alur asam shikimat dapat terjadi
setelah [ seperti untuk (5.21)] atau sebelum asam khorismat (5.10). Ini
berjalan, sebagai contoh, dari asam dehidroshikimat ke protocatechuic
acid (5.22). aromatisasi dengan cara ini memungkinkan senyawa fenolat,
melalui route yang berbeda dari route yang melalui poliketida dan, pada
tanaman, melalui asam – asam amino aromatic.
Pada tanaman tingkat
tinggi, polimer lignin, dan berbagai metabolit sekunder aromatic terutama
alkaloid-alkaloid dan flavonoid di bentuk dari asam – asam aromatic, L-
fenilalanin dan atau L-tirosin [untuk beberapa jenis alkaloid seperti juga
beberapa metabolit microbial, triptofan adalah sumber dari cincin-cincin
aromatiknya]. Terdapat alur – alur metabolit yang sama dari fenilalanin, dan
pada beberapa tanaman, tirosin ke zat antara fenilpropanoid (C6-C3).
Langkah pertama dari fenilalanin meliputi ensim L-fenilalanin ammonia liase
(yang dikenal juga sebagai PAL), suatu ensim yang tersebar luas dan sangat
dikenal. Eliminasi ammonia berlangsung dan menghasilkan cinnamic acid(5.23).
proses ini meliputi hilangnya (3-pro-S)-proton dari L-fenilalanin (5.17) dan
makanya muncul dalam wujudnya – anti [L-tirosin armonia liase berfungsi
memindahkan juga (3-pro-S)-proton dalam tirosin].
p-Coumaric acid (5.24) adalah produk
yang dihasilkan melalui penghilangan ammonia dari tirosin . yang lebih umum
lagi, asam ini berasal dari hidroksilasi cinnamic acid (5.23)
yang dibentuk melalui pembuangan ammonia dari fenilalanin, hidroksilasinya
diikuti oleh pergeseran NIH yang biasa (bagian 1.3.2) baik untuk
para-hidroksilasi maupun ortho-hidroksilasi. Sampai dua gugus hidroksifenolat
yang selanjutnya dapat diintroduksikan pada (5.24), skema 5.6.
C6C3 ini
mengacu pada unit phenylpropyl dan diperoleh dari kerangka karbon baik
fenilalanin atau l-l-tirosin, dua dari turunan asam amino aromatik-shikimate.
Yang kehilangan gugus amino. rantai samping C3 dapat jenuh atau
tidak jenuh, dan bisa juga oksigen. Kadang-kadang rantai sampingnya terputus,
menghilangkan satu atau dua atom karbon. Menjadi, unit C6C2 dan
C6C1mewakili bentuk pendek yang termodifikasi dari sistem
C6C3.
Jalur shikimate
menyediakan rute alternatif untuk senyawa aromatik, khususnya amino aromatik :
asam l-fenilalanin, l-tirosin, dan l-tryptophan. Jalur ini digunakan oleh
mikroorganisme dan tanaman, tetapi tidak dengan hewan; Dengan demikian, asam
amino aromatik memiliki di antara asam amino esensial bagi manusia dan telah
diperoleh pada makanan. Suatu intermediate penting dalam jalur ini adalah asam
shikimat, suatu senyawa yang telah diisolasi dari tanaman dari spesies Illicium
bertahun-tahun sebelum perannya dalam metabolisme telah ditemukan. Fenilalanin
dan tirosin membentuk dasar dari unit phenylpropane C6C3 ditemukan
dalam produk alam, misalnya asam sinamat, coumarin, lignan, dan flavonoid, dan
bersama dengan triptofan merupakan prekursor dari cakupan luas struktur
alkaloid. Selain itu, ditemukan bahwa banyak turunan asam benzoat yang
sederhana, misalnya asam galat dan p-aminobenzoic acid (PABA; 4-aminobenzoic
acid), diproduksi melalui titik cabang di jalur shikimate.
Asam shikimat saat ini
digunakan pada bahan baku untuk sintesis obat antivirus oseltamivir (Tamiflu
®), dalam permintaan sebagai pertahanan terhadap avian influenza (flu burung);
sumber tanaman utama adalah buah adas bintang (Illicium verum; Illiciaceae),
meskipun pabrik mulai berpaling ke kultur Escherichia coli rekayasa genetika
sebagai alternatif pasokan.
Jalur asam shikimat ini
diantaranya ada beberapa golongan :
1. Aromatik asam amino
dan asam benzoat sederhana
2. Phenylpropanoids
a. Asam sinamat dan
ester
b. Lignan dan lignin
c. Phenylpropenes
d. Benzoic asam dari
senyawa C6C3
e. Coumarin
3. Poliketida Aromatik
a. Styrylpyrones,
diarylheptanoids
b. Flavonoid dan
stilbenes
c. Flavonolignans
d. Isoflavonoid
4. Terpenoid kuinon
Tidak ada komentar:
Posting Komentar