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Vitamin K

Vitamin K-Biosynthese: Aufbau des Vitamin K

Die Biosynthese des Vitamin K führt die Synthesepfade der Shikimisäure und isoprenoiden Seitenketten zusammen.

Biosynthese des Ringsystems

Ausgehend von der Shikimisäure bestimmen Eliminierungen, Umlagerungen, eine Cyclisierung und die Einführung der Substituenten die Biosynthese der K-Vitamine. Phosphat-, Pyruvat- und Acetyl-Conezym A-Ester werden intermediär eingesetzt, um geeignete Abgangsgruppen für Eliminierungen und Umlagerungen zu erhalten. Dabei werden die Stereozentren zugunsten des Aufbaus eines aromatischen Systems "geopfert".

Abb.1
Biosyntheseweg des Vitamin K

1: Shikimat-Kinase, EC 2.7.1.71 2: + Phosphophenolpyruvat; 3-Phospho-shikimat-1-Carboxyvinyl-Transferase, EC 2.5.1.19 3: Chorismat-Synthase, EC 4.2.3.5 4: Isochorismat-Synthase, EC 5.4.4.2 5: + 2-Oxo-glutarsäure, - Pyruvat, - CO2; 2-Succinyl-6-hydroxy-2,4-cyclohexadien-1-carboxylat-Synthase (SHCHC-Synthase), EC 2.5.1.64 6: 2-Succinyl-benzoat-Synthase 7: 2-Succinyl-benzoat-CoA-Ligase, EC 6.2.1.26, und Naphthoat-Synthase, EC 4.1.3.36 8: + Polyprenyl-diphosphat; - Pi, - H2O; 1,4-Dihydroxy-2-naphthoat-Prenyl-Transferasen, EC 2.5.1.- 9: + S-Adenosyl-methionin, - S-Adenosyl-homocystein; SAM-Demethyl-Menachinon-Methyl-Transferase (Methyl-Transferasen: EC 2.1.1.-) 10: Chinon-Oxidoreduktase, EC 1.6.5.2

Hinweis
Schritt 4: Den Reaktionsmechanismus der Isochorismat-Synthase-Reaktion finden Sie hier.
Schritt 5: Den Reaktionsmechanismus der SHCHC-Synthase-Reaktion finden Sie hier.
Schritt 7: Dieser Reaktionsschritt verläuft ebenfalls zweistufig: Um eine aktivierte Abgangsgruppe für die nucleophile C-C-Knüpfung zu erhalten, verestert die 2-Succinyl-benzoat-CoA-Ligase die Carboxy-Gruppe der Benzoesäure zu einem Acetyl-Coenzym A-Ester. Unter ATP-Verbrauch wird anschließend von der Naphthoat-Synthase der Ringschluss katalysiert. Eine zweifache Keto-Enol-Tautomerie liefert schließlich das aromatische Naphthohydrochinon-System.
Schritt 8: In diesem Schritt wird unter CO2-Abspaltung an der Position der Carboxy-Gruppe die isoprenoide Seitenkette mit der für den Organismus typischen Kettenlänge eingebaut.
Schritt 9: Der letzte Schritt der Biosynthese des Vitamin K/KH2-Redoxsystems ist der Einbau der Methyl-Gruppe an der noch unsubstituierten Position des Hydrochinon-Rings. Methylierungsagenz ist S-Adenosyl-methionin.
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