Мевалонатный путь биосинтеза изопреноидов

При взаимодействии двух молекул ацетил-СоА образуется ацетоацетил-СоА, который, в свою очередь, реагирует с еще одной молекулой ацетил-СоА с образованием З-гидрокси-З-метилглутарил-СоА. Это соединение с разветвленной цепью, состоящее из шести атомов углерода. Первые две стадии процесса — активация ацетата и образование ацетоацетил-СоА — являются общими для многих путей метаболизма ацетата. В то же время реакция образования З-гидрокси-З-метилглутарил-СоА представляет собой первый этап процесса, свойственного почти исключительно метаболизму изопреноидов. В растительных клетках обе реакции идут при участии одного фермента — гидроксиметилглутарил-СоАсинтазы (КФ 4.1.3.5). Далее гидроксиметилглутарил-СоА-редуктаза (КФ 1.1.1.34) катализирует N ADPH-зависимую реакцию превращения З-гидрокси-З-метилглутарил-СоА в МВК (рис. 1). Этот фермент ключевой, лимитирующий на данном этапе биосинтез изопреноидов. Практически у всех высших растений существуют изоформы этого фермента, образующиеся как за счет множества кодирующих генов (семейство генов hmg), так и за счет альтернативного процессинга м-РНК и посттрансляционной модификации.

Мевалоновая кислота — первый продукт в цепи реакций, свойственных исключительно метаболизму изопреноидов. Стадии превращения мевалоновой кислоты в ИППФ представлены на рис. 2. Сначала происходит фосфорилирование МВК при участии мевалонаткиназы (КФ 2.7.1.36), при этом в качестве донора фосфата выступает АТР. На второй стадии фосфомевалонаг вновь фосфорилируется, при этом образуется пирофосфомевалонат. Далее он принимает участие в реакции, которая является наиболее характерной реакцией метаболизма изопреноидов: карбоксильная группа пирофосфомевалоната удаляется в виде С0₂, происходит отщепление молекулы воды, так что между вторым и третьим атомами углерода возникает двойная связь и образуется ИППФ. Эта реакция катализируется пирофосфомевалонат-декарбоксилазой (КФ 4.1.1.33).

Рис. 1. Биосинтез мсвалоновой кислоты [см.: 2, с. 333]:

I — ацетил-СоА; II — ацетоацетил-СоА;

III — З-гидрокси-З-мстилглутарил-СоА; IV — мевалоновая кислота.

Рис. 2. Биосинтез изопентенилнирофосфата в цитозоле (мевалонатный путь) [см.: 2, с. 333]:

I — мевалоновая кислота; II — 5-фосфомевалонат;

III — 5-пирофосфомевалонат; IV — изопентенилпирофосфат Две последовательные реакции фосфорилирования мевалоната, катализируемые двумя различными киназами, приводят к формированию пирофосфатного эфира. При участии третьей молекулы АТР и через промежуточную стадию образования фосфатного эфира пирофосфатный эфир превращается в ИППФ за счет образования двойной углерод-углеродной связи и отщепления карбоксильной группы. По мевалонатному пути происходит синтез стероидов, некоторых сесквитерпенов и боковых цепей убихинонов.