Nemevalonátová dráha

Nemevalonátová dráha, niekedy nazývaná i metylerytritolfosfátová dráha (MEP dráha) alebo deoxy-D-xylulóza-5-fosfátová dráha, je alternatívna metabolická dráha na syntézu prekurzorov izoprenoidov, izopentenylpyrofosfátu (IPP) a dimetylalylpyrofosfátu (DMAPP). Táto dráha sa označuje ako nemevalonátová, pretože na rozdiel od mevalonátovej dráhy neobsahuje mevalonát ako jeden z intermediátov.

 Biosyntéza prekurzorov izoprenoidov 
Klasická mevalonátová dráha je metabolická dráha syntézy prekurzorov izoprenoidov, IPP a DMAPP. Táto dráha je prítomná u väčšiny eukaryotov a niektorých baktérií. IPP a DMAPP potom slúžia ako základné jednotky pre biosyntézu izoprenoidových molekúl, ktoré sa využívajú v mnohých procesoch, napríklad prenylácii proteínov, udržiavaní bunkových membrán, syntéze hormónov, ukotvenie bielkovín a N-glykozylácie vo všetkých troch doménach života.

Väčšina baktérií, rastlín a prvokov kmeňa Apicomplexa – napríklad parazitov malárie – je schopná produkovať prekurzory izoprenoidov pomocou alternatívnej nemevalonátovej dráhy, ktorá sa nazýva metylerytritolfosfátová (MEP) dráha, podľa metylerytritolfosfátu, jedného z intermediátov tejto dráhy. Rastliny a mnoho fotosyntetických prvokov si zachovali obe tieto dráhy. Biosyntéza IPP a DMAPP pomocou MEP dráhy prebieha v plastidoch, zatiaľ čo biosyntéza mevalonátovou dráhou prebieha v cytoplazme. Niektoré baktérie, napr. E. coli, sa podarilo upraviť tak, aby exprimovali obidve dráhy. Distribúcia metabolického toku medzi týmito dráhami sa dá študovať pomocou izotopomérov 13C-glukózy. Medzi baktérie, ktoré využívajú MEP dráhu, patria dôležité patogény, ako napríklad Mycobacterium tuberculosis.
stred|náhľad|600x600bod|Reakcie nemevalonátovej dráhy v biosyntéze izoprenoidov. Prekreslené zo schémy od Qidwai a kolektívu. Skratky názvov enzýmov v tomto obrázku nie sú štandardné (možné overiť napr. podľa Eisenreich a kolektívu.).

 Reakcie 
V nasledujúcej tabuľke je zoznam reakcií nemevalonátovej dráhy. Tieto reakcie sú prebrané hlavne od Eisenreicha a kolektívu, okrem niektorých zvýraznených názvov, ktoré umožňujú tieto reakcie porovnať i s obrázkom vyššie.
ReaktantyEnzýmyProduktyPyruvát (Pyr) a glyceraldehyd-3-fosfát (G3P)DOXP syntáza (Dxs; DXP)1-deoxy-D-xylulóza-5-fosfát (DOXP; DXP)stred|200x200bodDOXP (DXP)DXP reduktoizomeráza (Dxr, IspC; DXR)2-C-metylerytritol-4-fosfát (MEP)stred|200x200bodMEP2-C-metylerytritol-4-fosfátcytidylyltransferáza (YgbP, IspD; CMS)4-difosfocytidyl-2-C-metylerytritol (CDP-ME)stred|200x200bodCDP-ME4-difosfocytidyl-2-C-metylerytritolkináza (YchB, IspE; CMK)4-difosfocytidyl-2-C-metylerytritol-2-fosfát (CDP-MEP)stred|200x200bodCDP-MEP2-C-metylerytritol-2,4-cyklodifosfátsyntáza (YgbB, IspF; MCS)2-C-metylerytritol-2,4-cyklodifosfát (MEcPP)stred|150x150bodMEcPPHMB-PP syntáza (GcpE, IspG; HDS)(E)-4-hydroxy-3-metyl-but-2-énylpyrofosfát (HMB-PP)stred|200x200bodHMB-PPHMB-PP reduktáza (LytB, IspH; HDR)Izopentenylpyrofosfát (IPP) a dimetylalylpyrofosfát (DMAPP)stred|200x200bodstred|200x200bod

 Inhibícia a výskum ďalších dráh 
DXP reduktoizomeráza (DXR, DOXP reduktoizomeráza, MEP syntáza) je kľúčový enzým tejto dráhy. Je možné ju inhibovať prírodným produktom fosmidomycínom, ktorý je aktuálne študovaný ako štartovací bod pre vývoj antibakteriálnych liekov alebo antimalarík.

Intermediát HMB-PP je prírodný aktivátor ľudských Vγ9/Vδ2 T buniek, hlavnej populácie γδ T buniek v periférnej krvi, a buniek, ktoré „hrajú dôležitú úlohu v imunitnej odpovedi na mikrobiálne patogény“.

Táto metabolická dráha, ktorá je prítomná u väčšiny baktérii, ale nie je prítomná u človeka, je ideálnym cieľom na vývoj antibiotík, napríklad IspH inhibítorov. Je zodpovedná za syntézu izoprenoidov, ktoré sú nutné pre prežitie buniek väčšiny patogénnych baktérií, takže je užitočná pre väčšinu baktérii, ktoré sú rezistentné voči antibiotikám.

 Referencie 

 Literatúra 
  RSC review; uses MAP synthase nomenclature.


 Zdroj 

Kategória:Metabolické dráhy
Kategória:Cytológia