Шляхи катаболізму глюкози у Cephalosporium acremonium W53.2.53

Шляхи катаболізму глюкози у Cephalosporium acremonium W53.2.53.

Джерелом вуглецевого живлення при вирощуванні Cephalosporium acremonium W53.2.53. слугує глюкоза. У базі даних KEGG не наведена схема метаболізму глюкози для родової назви продуцента. Тому, взявши філогенетично-споріднений  мікроорганізм Phaeoacremonium minimum, складаємо схему катаболізму глюкози (рис 1).

D-глюкозу перетворюється на D-глюкоза-6-фосфат завдяки ферменту гексокіназа (КФ 2.7.1.1). Фосфоглюкомутаза (КФ 5.4.2.2) зумовлює перетворення останнього на α-D-глюкоза-1-фосфат, а далі на α-D-глюкоза-6-фосфат. Глюкозо-6-фосфат ізомераза (КФ 5.3.1.9) перетворює її на β-D-фруктоза-6-фосфат. В подальшому випадку β-D-фруктоза-6-фосфат перетворюється на β-D-фруктоза-1,6-фосфат за допомогою 6-фосфофруктокіназа  (КФ 2.7.1.11). З неї утворюється гліцеральдегід-3-фосфат при дії фермента фруктозо-бісфосфат альдолаза (КФ 4.1.2.13), а гліцеральдегід-3-фосфатдегідрогеназа (КФ 1.2.1.12) перетворює останню на гліцерат-1,3-фосфат, який перетворюється на гліцерат-3-фосфат за допомогою фосфогліцераткіназа (КФ 2.7.2.3). Гліцерат-2-фосфат утворюється з гліцерат-3-фосфат при дії 2,3-бісфосфогліцерат-незалежна фосфогліцератмутаза (КФ 5.4.2.12), а він перетворюється на фосфоенолпіруват за допомогою енолази (КФ 4.2.1.11). Остаточно утворюється піруват при дії піруваткінази (КФ 2.7.1.40) на фосфоенолпіруват.

D-глюкоза[pic 1]

1

D-глюкоза-6-фосфат[pic 2]

2

α-D-глюкоза-1-фосфат[pic 3]

3

α-D-глюкоза-6-фосфат[pic 4]

4

β-D-фруктоза-6-фосфат[pic 5]

5

β-D-фруктоза-1,6-фосфат[pic 6]

6

Гліцеральдегід-3-фосфат[pic 7]

7

Гліцерат-1,3-фосфат[pic 8]

8

Гліцерат-3-фосфат[pic 9]

9

                                                       Гліцерат-2-фосфат[pic 10]

10

Фосфоенолпіруват[pic 11]

11

Піруват

Рис. 1 Шлях катаболізму декстринів у P. minimum

Ферменти: 1 – гексокіназа (КФ 2.7.1.1); 2 – фосфоглюкомутаза (КФ 5.4.2.2); 3 – фосфоглюкомутаза (КФ 5.4.2.2); 4 –  глюкозо-6-фосфат ізомераза (КФ 5.3.1.9); 5 -  6-фосфофруктокіназа 1 (КФ 2.7.1.11); 6 - фруктозо-бісфосфат альдолаза (КФ 4.1.2.13); 7 - гліцеральдегід-3-фосфатдегідрогеназа (КФ 1.2.1.12); 8 – фосфогліцераткіназа (КФ 2.7.2.3); 9 - 2,3-бісфосфогліцерат-незалежна фосфогліцератмутаза (КФ 5.4.2.12); 10 – енолаза (КФ 4.2.1.11); 11 – піруваткіназа (КФ 2.7.1.40).

Біотрансформація глюкози у антибіотик цефалоспорин

Продуцент Cephalosporium acremonium W53.2.53. під час росту використовує глюкозу, як джерело вуглецю. Глюкоза за гліколітичним шляхом перетворюється на піруват, який, в свою чергу, - в ацетил-КоА. Далі, ацетил-КоА залучається до циклу трикарбонових кислот. Проміжними сполуками для біосинтезу антибіотику цефалоспорину слугують цистеїн, валін та 2-аміноадипат.

У процесі гліколізу утворюється гліцерин-2-фосфат, який залучається до синтезу амінокислоти цистеїн, а піруват – до амінокислоти валін.