Bioquímica - Biología Molecular

«Ácidos carboxílicos»

El ácido siálico está presente siempre en los gangliosidos (glucoesfingolípidos presente en la membrana plasmática de las células de los ganglios del sistema nervioso central).

En sistemas bacteriales, los ácidos siálicos son biosintetizados por una enzima tipo aldolasa. La enzima utiliza un derivado de la manosa(N-Acetil-2-manosamina) como sustrato, en donde se efectúa una condensación aldólica con una molécula de ácido pirúvico, la cual aporta con tres carbonos del ácido siálico.¹

HIDRATOS DE CARBONO

6.4. Monómeros de azúcares modificados

En la naturaleza es habitual encontrar a los monómeros anteriormente descritos con un mayor o menor grado de modificación. Estas modificaciones son del tipo:

• Formas fosforiladas, en las que alguno de los grupos alcohol, se encuentran formando un ester fosfórico
• Derivados de aminas, tales como la glucosamina o la galactosamina, en la que uno de los grupos hidroxilo ha sido sustituido por un grupo amina
• Derivados amino acetilados, tales como la N-acetilglucosamina (GlcNAc) o N-acetilgalactosamina (GalNAc)
• Formas oxidadas de los azúcares en los que la función aldehído o alcohol se ha oxidado a ácido carboxílico
• Formas lactonas (ésteres intramoleculares) en los que un grupo OH ataca a un carbono previamente oxidado a ácido carboxílico
• Condensación de productos derivados de azúcares con ácido láctico (CH₃CHOHCO₂H) y pirúvico (CH₃COCO₂H) para formar, respectivamente, ácido murámico y ácido neuramico (uno de los llamados ácidos siálicos)

En la figura anterior, el ácido N-acetilmurámico que se encuentra en las paredes celulares bacterianas, es un Nacetilglucosamina unida mendiante un eter en el C3 a un lactato, mientras que el ácido N-acetilneuramínico resulta de una ciclación intramolecular y una condensación de N-acetilmanosamina con piruvato.

Una de las diferencias entre la especie humana y el resto de los mamíferos es la presencia en el hombre del ácido N-acetilneuramínico. En el resto de los mamíferos, el ácido siálico presente es el ácido N-glicoilneuramínico El ácido siquímico o más comúnmente conocido como su forma aniónica el siquimato, es un intermediario bioquímico importante en plantas y microorganismos. Su nombre deriva de la flor del shikimi japonés (シキミ, Illicium anisatum), fuente natural del cual fue extraído por primera vez. El ácido siquímico se puede extraer también del anís estrellado de la China o anís estrellado común (Illicium verum) y de las semillas de la planta liquidambar, abundante en toda América. El ácido siquímico es un precursor de: los aminoácidos aromáticos Fenilalanina y tirosina, Indol, derivados del indol y el aminoácido aromático triptófano, muchos alcaloides y otros metabolitos aromáticos taninos, flavonoides, y lignina. En la industria farmacéutica el ácido siquímico, obtenido del anís estrellado (Illicium verum), es utilizado para la producción del antivirus tamiflu (oseltamivir). Aunque el ácido siquímico está presente en muchos organismos autotrofos es también un intermediario biosintético y generalmente se encuentra en concentraciones muy bajas. Biosínteis de 3-deshidroquinolato desde fosfoenolpiruvato y eritrosa-4-fosfato Biosíntesis del ácido siqiímico desde 3-deshidroquinato La ruta del ácido shikímico es un conjunto de reacciones metabólicas de gran relevancia en la biosíntesis de metabolitos secundarios. El ácido shikímico es precursor de diversos intermediarios metabólicos aromáticos, tales como los taninos, el cloranfenicol, el ácido 4-aminobenzoico, los fenilpropanoides, los lignanos, los aminoácidos aromáticos (tirosina, fenilalanina y triptófano), así como sus derivados: glucósidos cianogénicos aromáticos, aminas biógenas aromáticas, catecolaminas, betalaínas, melaninas, bisindoles, los flavonoides, las fenazinas y diversos alcaloides tales como los tetrahidroisoquinolínicos, los alcaloides del ergot y los morfinanos, entre otros. El intermediario principal es el ácido shikímico, un compuesto originalmente aislado de plantas del género Illicium. En compuestos aromáticos derivados del ácido shikímico, las posiciones oxigenadas son de tipo catecol (orto) o pirogalol (diorto), y en el caso de los fenoles monooxigenados son generalmente p-hidroxi-compuestos. Ruta del ácido shikímico     La ruta del ácido shikímico es un con­jun­to de reac­cio­nes me­ta­bó­li­cas de gran re­le­van­cia en la bio­sín­te­sis de me­ta­bo­li­tos se­cun­da­rios. El ácido shi­kí­mi­co es pre­cur­sor de di­ver­sos in­ter­me­dia­rios me­ta­bó­li­cos aro­má­ti­cos, tales como los ta­ni­nos, el clo­ran­fe­ni­col, el ácido 4-ami­no­ben­zoi­co, los fe­nil­pro­pa­noi­des, los lig­na­nos, los ami­noá­ci­dos aro­má­ti­cos (ti­ro­si­na, fe­ni­la­la­ni­na y trip­tó­fano), así como sus de­ri­va­dos: glu­có­si­dos cia­no­gé­ni­cos aro­má­ti­cos, ami­nas bió­ge­nas aro­má­ti­cas, ca­te­co­la­mi­nas, be­ta­laí­nas, me­la­ni­nas, bisin­do­les, los fla­vo­noi­des, las fe­na­zi­nas y di­ver­sos al­ca­loi­des tales como los te­tra­hi­dro­iso­qui­no­lí­ni­cos, los al­ca­loi­des del ergot y los mor­fi­na­nos, entre otros. El in­ter­me­dia­rio prin­ci­pal es el ácido shi­kí­mi­co, un com­pues­to ori­gi­nal­men­te ais­la­do de plan­tas del gé­ne­ro Illi­cium. En com­pues­tos aro­má­ti­cos de­ri­va­dos del ácido shi­kí­mi­co, las po­si­cio­nes oxi­ge­na­das son de tipo ca­te­col (orto) o pi­ro­ga­lol (dior­to), y en el caso de los fe­no­les mo­no­oxi­ge­na­dos son ge­ne­ral­men­te p-hidroxi-compuestos. Índice 1 Distribución 2 Principales rutas 2.1 Ruta del 3-deshidroquinato 2.2 Ruta del corismato 2.3 Ruta del prefenato: Biosíntesis de los aminoácidos aromáticos 2.4 Ruta de los fenilpropanoides 2.5 Rutas de los arilpiruvatos 2.6 Rutas de la DOPA 2.7 Glucósidos cianogénicos y glucosinolatos de aminoácidos aromáticos 2.8 Rutas del ácido antranílico 2.8.1 Acridinas y quinolinas 2.8.2 Indol y triptófano 3 Catabolismo de los derivados del ácido shikímico[16] 3.1 Degradación de fenilalanina y tirosina 3.2 Degradación del ácido benzoico 3.3 Degradación de fenilpropanoides 4 Referencias YouTube Encyclopedic  Views: 1 449 §Distribución Esta ruta es em­plea­da por bac­te­rias, algas, plan­tas y al­gu­nos hon­gos pero no por ani­ma­les y pro­to­zoa­rios. Sin em­bar­go, los tres ami­noá­ci­dos aro­má­ti­cos son esen­cia­les para la vida. §Principales rutas §Ruta del 3-deshidroquinato El ácido shi­kí­mi­co se bio­sin­te­ti­za ori­gi­nal­men­te del fos­foe­nol pi­ru­va­to y la eri­tro­sa 4-fos­fa­to para for­mar el pre­cur­sor de­no­mi­na­doácido 3-des­hi­dro­quí­ni­co. Éste ácido puede for­mar va­rios me­ta­bo­li­tos, como el ácido gá­li­co, el ácido pro­to­ca­te­cui­co, el ácido quí­ni­co y el ácido shi­kí­mi­co: Ruta de biosíntesis del ácido shikímico y otros precursores El ácido gálico es precursor de los denominados taninos hidrolizables (Galotaninos y Elagitaninos) El ácido quínico es precursor de varios metabolitos secundarios, como el ácido clorogénico. El ácido protocatecuico es un antimicrobial presente en muchas plantas. §Ruta del corismato El ácido shi­kí­mi­co puede pro­du­cir por una vía en­zi­má­ti­ca de 3 pasos uno de los me­ta­bo­li­tos in­ter­me­dios más im­por­tan­tes de la ruta del ácido shi­kí­mi­co, el ácido co­rís­mi­co: Biosíntesis del ácido corísmico En esta ruta se lle­van a cabo 3 reacciones: Fosforilación del shikimato, en donde se forma el ácido 3-fosfoshikímico por acción de la shikimato quinasa y ATP; Conjugación con una molécula de fosfoenol piruvato por acción de la 3-fosfoshikimato 1-carboxiviniltransferasa, en donde se forma el ácido 5-enolpiruvilshikímico 3-P (EPSP) Eliminación del fosfato catalizada por la corismato sintasa. El ácido co­rís­mi­co puede pro­du­cir me­ta­bo­li­tos de gran di­ver­si­dad química: Rutas del ácido corísmico. El ácido 4-hidroxibenzoico es un compuesto encontrado en muchas plantas. Es precursor de las ubiquinonas. El ácido antranílico es precursor del triptófano, las quinolonas, las acridonas y algunos policétidos que utilizan al antranilato como unidad de iniciación. El ácido 4-aminobenzoico, el cual es requerido en la biosíntesis del ácido fólico. El ácido isocorísmico, precursor del ácido salicílico y el ácido 2,3-dihidroxibenzoico, componente de la enterobactina. El ácido prefénico, precursor de los aminoácidos fenilalanina y tirosina. §Ruta del prefenato: Biosíntesis de los aminoácidos aromáticos Las rutas de los ami­noá­ci­dos aro­má­ti­cos L-fe­ni­la­la­ni­na y L-ti­ro­si­na a par­tir del ácido pre­fé­ni­co pue­den va­riar de acuer­do al or­ga­nis­mo, y en mu­chos casos puede ope­rar más de una ruta en una es­pe­cie. En esen­cia, tres tipos de reac­ción están im­pli­ca­das: Tran­sa­mi­na­ción, aro­ma­ti­za­ción des­car­bo­xi­la­ti­va e hi­dro­xi­la­cio­nes, pero lo que cam­bia en los or­ga­nis­mos es el orden en el que se lle­van a cabo. Así, en al­gu­nos or­ga­nis­mos se pue­den pro­du­cir tanto sus­tra­tos del ácido aro­gé­ni­co como del pre­fé­ni­co. Mu­chas bac­te­rias y plan­tas tien­den a sin­te­ti­zar la fe­ni­la­la­ni­na y la ti­ro­si­na por separado. Rutas del ácido prefénico Los ani­ma­les, en cam­bio, ca­re­cen de la ruta del ácido shi­kí­mi­co, por lo que la fe­ni­la­la­ni­na re­sul­ta esen­cial, no así la ti­ro­si­na, la cual se puede ob­te­ner por la para-hi­dro­xi­la­ción de la fenilalanina: Biosíntesis de la L-Tirosina a partir de la L-Fenilalanina. §Ruta de los fenilpropanoides La L-fe­ni­la­la­ni­na y la L-ti­ro­si­na son blo­ques de con­truc­ción para una am­plia gama de me­ta­bo­li­tos se­cun­da­rios: los fe­nil­pro­pa­noi­des(Com­pues­tos tipo C6C3). En plan­tas, el pri­mer paso es la eli­mi­na­ción del ni­tró­geno de la fe­ni­la­la­ni­na en forma de amo­nia­co para ge­ne­rar el ácido trans-ci­ná­mi­co (En el caso de la ti­ro­si­na se forma Ácido p-coumá­ri­co) Todas las plan­tas pue­den desami­nar fe­ni­la­la­ni­na por medio de la fe­ni­la­la­ni­na amo­nia­co liasa (PAL), pero la desami­na­ción de ti­ro­si­na pa­re­ce ser más res­trin­gi­da a miem­bros de la fa­mi­lia Poa­ceae. La ti­ro­si­na amo­nia­co liasa (TAL) ha sido en­con­tra­da en plan­tas y bac­te­rias. Aque­llos or­ga­nis­mos que no pue­den desami­nar la ti­ro­si­na ob­tie­nen el ácido p-coumá­ri­co por hi­dro­xi­la­ción del ácido cinámico. Ruta de los fenilpropanoides §Rutas de los arilpiruvatos Los pro­duc­tos de tran­sa­mi­na­ción de ami­noá­ci­dos aro­má­ti­cos son el ácido fenilpirúvico y el ácido p-hi­dro­xi­fe­nil­pi­rú­vi­co, los cua­les pue­den ser in­ter­con­ver­ti­bles en al­gu­nos or­ga­nis­mos via pre­fe­na­to. El ácido fe­nil­pi­rú­vi­co puede re­du­cir­se para for­mar ácido 3-fe­nil lác­ti­co, el cual puede trans­for­mar­se por trans­po­si­ción en ácido tró­pi­co, com­po­nen­te de la hios­cia­mi­na. El ácido fe­nil­pi­rú­vi­co puede di­me­ri­zar­se por medio de una con­den­sa­ción al­dó­li­ca doble para for­mar ácido po­li­pó­ri­co, el cual es pre­cur­sor de va­rios ter­fe­ni­los, por ejem­plo atro­men­ti­na, vo­lu­cris­po­ri­na, leu­co­me­lo­na, mus­ca­fu­ri­na, ácido te­le­fó­ri­co y xi­le­ri­tri­na. El ácido po­li­pó­ri­co puede es­cin­dir­se oxi­da­ti­va­men­te para for­mar ácido pul­ví­ni­co y sus derivados. El ácido 4-hi­dro­xi­fe­nil­pi­rú­vi­co es pre­cur­sor de la 4-hi­dro­xi­fe­nil­gli­ci­na, ami­noá­ci­do com­po­nen­te de pép­ti­dos no ri­bo­so­ma­les, como en el caso de la van­co­mi­ci­na. El ácido ho­mo­gen­tí­si­co es un ca­ta­bo­li­to de la ti­ro­si­na. Tam­bién es pre­cur­sor en la bio­sín­te­sis de las plas­to­qui­no­nas. Ruta de los arilpiruvatos §Rutas de la DOPA La 3,4-dihi­dro­xi­fe­ni­la­la­ni­na (DOPA) es un pre­cur­sor re­le­van­te en el me­ta­bo­lis­mo de la ti­ro­si­na y la fe­ni­la­la­ni­na. Se pro­du­ce por la hi­dro­xi­la­ción de la ti­ro­si­na y pro­du­ce va­rios me­ta­bo­li­tos se­cun­da­rios tales como las melaninas, las catecolaminas, las betalaínas, las higroaurinas, los al­ca­loi­des tetrahidroisoquinolínicos y otros alcaloides. Rutas de la DOPA §Glucósidos cianogénicos y glucosinolatos de aminoácidos aromáticos Los ami­noá­ci­dos aro­má­ti­cos pue­den for­mar glu­có­si­dos cia­no­gé­ni­cos y glu­co­si­no­la­tos. Ambos si­guen las mis­mas rutas ge­ne­ra­les para ambos tipos de com­pues­tos, en donde la for­ma­ción de la al­do­xi­ma es el me­ta­bo­li­to in­ter­me­dia­rio que puede for­mar el glu­có­si­do cia­no­gé­ni­co o el glu­co­si­no­la­to, de­pen­dien­do de la es­pe­cie. A con­ti­nua­ción se ilus­tra como ejem­plo la bio­sín­te­sis de los de­ri­va­dos de la ti­ro­si­na, du­rri­na y si­nal­bi­na. La mi­ro­si­na­sa hi­dro­li­za de ma­ne­ra ge­ne­ral a todos los glu­co­si­no­la­tos cuan­do la plan­ta pre­sen­ta un daño físico. Biosíntesis del glucósido cianogénico y del glucosinolato de la tirosina (durrina y sinalbina) §Rutas del ácido antranílico §Acridinas y quinolinas El ácido an­tra­ní­li­co es pre­cur­sor de va­rios me­ta­bo­li­tos se­cun­da­rios por con­den­sa­ción o con­ju­ga­ción con mo­lé­cu­las pro­ve­nien­tes de otras rutas. Cuando el ácido antranílico se esterifica con una molécula de coenzima A, puede participar como unidad de iniciación en la formación de un policétido mixto con 2 unidades. Mediante los mismos mecanismos de los policétidos se pueden formar sistemasaromáticos policíclicos fusionados, tales como los alcaloides quinolónicoss. La prenilación con pirofosfato de dimetilalilo (DMAPP) puede generar alcaloides con esqueleto de furo[2,3-b]quinolina. La N-metilantraniloil-Coenzima A puede formar un tricétido, el cual es precursor de los alcaloides acridínicos, tales como la rutacridona, la acronicina y la melicopicina. La antraniloil coenzima A puede condensarse en una reacción tipo Mannich con el catión pirrolinio (derivado de la ornitina) para producir alcaloides del tipo 1,2,3,9-tetrahidropirrolo[2,1-b]quinazolina, por ejemplo la peganina. Se ha homologado esta ruta con otras quinazolinas, tales como la febrifuguina. Metabolitos del antranilato §Indol y triptófano El indol es bio­sin­te­ti­za­do a par­tir de ácido an­tra­ní­li­co y pi­ro­fos­fa­to de 5-fosfato-1-ribosilo. Se forma el fos­fa­to de 3-in­do­lil­gli­ce­rol como in­ter­me­dia­rio, el cual eli­mi­na una mo­lé­cu­la de ala­ni­na para for­mar indol li­ga­do a la en­zi­ma (No se en­cuen­tra libre). Este indol rea­li­za una SEA con una mo­lé­cu­la de se­ri­na para for­mar el trip­tó­fano. Este ami­noá­ci­do puede se­guir las si­guien­tes rutas: Descarboxilación: El producto de descarboxilación del triptófano es la triptamina, la cual puede seguir varios caminos: - Alquilaciones: La triptamina puede alquilarse o hidroxilarse, formando así los alcaloides indoliletil amínicos o triptaminas. Un ejemplo clásico es la psilocibina aislada de los hongos alucinógenos Psilocybe. - Ciclización por radicales libres: Se forman alcaloides pirroloindolicos, tales como la fisostigmina. - Reacción de Mannich: La amina forma primero una imina con un carbonilo. La base de Schiff formada reacciona con el anillo aromático en una reacción tipo Mannich para dar una heterociclización que forma alcaloides β-carbolínicos. Los compuestos carbonílicos más comunes son el ácido pirúvico, el cual forma 1-metil β-carbolinas (como la harmina) o la secologanina (V. más adelante). - Transaminación: Esta ruta puede formar auxinas o escatol. Transaminación: El producto es el ácido 3-indolilpirúvico. Este intermediario es una alternativa para formar auxinas. Eliminación de piruvato: A partir de la triptofanasa, el triptófano elimina piruvato para producir indol libre. Este indol se puede hidroxilar para formar indoxilo. Este intermediario puede formar el glucósido indicano, pigmentos bisindólicos (como el colorante índigo o la púrpura de Tiro) o isatinas (Via N-acetil isatina. 5-Hidroxilación: Se forma el intermediario 5-hidroxitriptófano. Este compuesto es precursor de aminas biológicamente activas, tales como la serotonina y la melatonina. Prenilación: La SEA de una unidad de pirofosfato de dimetilalilo forma el intermediario L-4-Dimetilalil triptófano. Este es el precursor de los alcaloides del ergot. Escisión oxidativa: Por una ruptura oxidativa del anillo heterocíclico del indol, se forma la quinurenina, un intermediario catabólico que puede formar ácido 3-hidroxiantranílico, el cual puede formar isofenoxazinas y ácido nicotínico. Otro producto posible es el ácido 5-(2'carboxietil)-4,6-dihidroxipicolínico. El trip­tó­fano tam­bién puede for­mar glu­co­si­no­la­tos, por ejem­plo, la glu­co­bra­si­ci­na (V.​Biosín­te­sis de glucosinolatos) Glucobrasicina, glucosinolato del tripófano Exis­ten otros com­pues­tos que pro­ce­den del trip­tó­fano o el ácido an­tra­ní­li­co cuyas bio­sín­te­sis se re­vi­sa­rán en sus ar­tícu­los co­rres­pon­dien­tes, tales como la ca­ma­le­xi­na, bras­si­le­xi­na, la es­tau­ros­po­ri­na, la pio­cia­ni­na, la vio­la­ceí­na, las ben­zo­xa­zi­nas, las crip­to­le­pi­nas, la lu­ci­fe­ri­na. §Catabolismo de los derivados del ácido shikímico §Degradación de fenilalanina y tirosina Se ha en­con­tra­do que los seres vivos pue­den ca­ta­bo­li­zar la ti­ro­si­na, la fe­ni­la­la­ni­na y los fe­nil­pro­pa­noi­des. La L-fe­ni­la­la­ni­na puede de­gra­dar­se por des­car­bo­xi­la­ción (con ca­tá­li­sis de la Des­car­bo­xi­la­sa de los ami­noá­ci­dos aro­má­ti­cos, EC 4.1.1.28) para pro­du­cir fe­ni­le­ti­la­mi­na, o por tran­sa­mi­na­ción para dar el ácido fe­nil­pi­rú­vi­co. La fe­ne­ti­la­mi­na puede tran­sa­mi­nar­se para dar el fe­ni­la­ce­tal­dehí­do. Este com­pues­to se oxida a ácido fe­ni­la­cé­ti­co por ac­ción de una al­dehí­do des­hi­dro­ge­na­sa (EC 1.2.1.5). Pos­te­rior­men­te una mo­no­oxi­ge­na­sa hi­dro­xi­la el ani­llo aro­má­ti­co en po­si­ción meta. Una vez más, se puede hi­dro­xi­lar por la ac­ción otra mo­no­oxi­ge­na­sa en la po­si­ción 4. El pro­duc­to in­ter­me­dia­rio es el ácido ho­mo­pro­to­ca­te­cui­co. El ácido fe­ni­la­cé­ti­co se puede es­te­ri­fi­car con la Coen­zi­ma A. Por otro lado, el ácido fenilpirúvico sufre una des­car­bo­xi­la­ción oxi­da­ti­va para for­mar fe­ni­la­ce­tal­dehí­do, el cual se puede in­cor­po­rar a la ruta an­te­rior­men­te descrita. De modo análo­go, la ti­ro­si­na puede des­car­bo­xi­lar­se o tran­sa­mi­nar­se, como se in­di­có en el in­ci­so an­te­rior. El pro­duc­to de tran­sa­mi­na­ción (Ácido p-hi­dro­xi­fe­nil­pi­rú­vi­co) puede ser epo­xi­da­do en la po­si­ción 1,2 con trans­po­si­ción para dar el ácido ho­mo­gen­tí­si­co. Si el pro­duc­to de tran­sa­mi­na­ción se des­car­bo­xi­la con oxi­da­ción, se forma el 4-hi­dro­xi­fe­ni­la­ce­tal­dehí­do. El pro­duc­to de des­car­bo­xi­la­ción de la ti­ro­si­na (la ti­ra­mi­na) al tran­sa­mi­nar­se forma tam­bién el 4-hi­dro­xi­fe­ni­la­ce­tal­dehí­do. Este com­pues­to se oxida a su co­rres­pon­dien­te ácido car­bo­xí­li­co, el cual se puede oxi­ge­nar por ac­ción de la 4-hi­dro­xi­fe­ni­la­ce­ta­to 1-mo­no­oxi­ge­na­sa (EC 1.14.13.18). El pro­duc­to por ac­ción de esta en­zi­ma pro­du­ce tam­bién ácido ho­mo­gen­tí­si­co. Otra ruta que puede tomar el ácido 4-hi­dro­xi­fe­ni­la­cé­ti­co es oxi­ge­nar­se por ac­ción de otra en­zi­ma, la 4-hi­dro­xi­fe­ni­la­ce­ta­to-3-mo­no­oxi­ge­na­sa de ca­de­na larga (EC 1.14.14.9). El pro­duc­to de esta reac­ción es elácido ho­mo­pro­to­ca­te­cui­co. La de­gra­da­ción de los ami­noá­ci­dos ti­ro­si­na y fe­ni­la­la­ni­na puede pro­du­cir, de­pen­dien­do el or­ga­nis­mo, 3 com­pues­tos intermediarios: Ácido homogentísico Ácido homoprotocatecuico Fenilacetil Coenzima A Cada uno de estos in­ter­me­dia­rios tiene dis­tin­tas for­mas de ca­ta­bo­li­zar­se, lo cual deja ver la gran di­ver­si­dad me­ta­bó­li­ca que exis­te en los seres vivos para el apro­ve­cha­mien­to ener­gé­ti­co de va­rios com­pues­tos aromáticos. Degradación preliminar de la tirosina y la fenilalanina: Los tres principales catabolitos son el ácido homoprotocatecuico, el ácido homogentísico y fenilacetil Coenzima A La de­gra­da­ción del ácido ho­mo­pro­to­ca­te­cui­co pro­ce­de por los si­guien­tes pasos: Escisión oxidativa del anillo aromático en presencia de oxígeno y NADPH por acción de la 3,4-dihidroxifenilacetato 2,3-dioxigenasa (EC 1.13.11.15). El producto es el semialdehído del ácido 2-hidroxi-5-carboximetilmucónico. Oxidación del semialdehído al ácido carboxílico por acción de la 5-carboximetil-2-hidroximucónico-semialdehído deshidrogenasa (EC 1.2.1.60). Una enzima diferente que realiza la misma reacción en organismos distintos es la 2-hidroxi-4-carboximuconato semialdehído hemiacetal deshidrogenasa (EC:1.1.1.312) Tautomería ceto con metátesis de doble ligadura, catalizada por la 5-carboximetil-2-hidroximuconato isomerasa (EC 5.3.3.10 óHpaF). Descarboxilación catalizada por la 5-oxopent-3-eno-1,2,5-tricarboxylato decarboxilasa (EC 4.1.1.68). El producto es el ácido 2-hidroxihepta-2,4-dienodioico. Tautomería ceto con metátesis de doble ligadura, catalizada por la 2-hidroximuconato isomerasa (EC 4.1.1.68 ó HpaG). Hidratación del alqueno catalizada por una hidratasa (HpaH). Condensación aldólica inversa, para producir ácido pirúvico y semialdehído succínico. Esta reacción es catalizada por una aldolasa (HpaI) Degradación del ácido homoprotocatecuico La fe­ni­la­ce­til-Coen­zi­ma A puede de­gra­dar­se por dos vías: 1- Vía benzoato: la fenilacetil-Coenzima A se oxida en posición bencílica para formar fenilglioxil-Coenzima A (Con participación de la fenilacetil-CoA deshidrogenasa, EC 1.17.5.1 y una quinona). El éster de la coenzima A se hidroliza (La enzima es la fenilacetil-CoA hidrolasa, EC 3.1.2.25) y se descarboxila con oxidación por acción de la fenilglioxilato deshidrogenasa (EC 1.2.1.58). 2- Via 3-oxoadipil-CoA: Ocurren 7 reacciones, todas catalizadas por enzimas: epoxidación del anillo aromático en la posición 1,2 (1,2-fenilacetil-CoA epoxidasa de anillo, subunidad PaaA); expansión de anillo por una reacción electrocíclica inversa (2-(1,2-epoxi-1,2-dihidrofenil)acetil-CoA isomerasa; EC 5.3.3.18); hidrólisis de la oxepina (Sistema oxepina-CoA hidrolasa / 3-oxo-5,6-deshidrosuberil-CoA semialdehído deshidrogenasa;EC:3.7.1.16 y EC 1.17.1.7); condensación de Claisen inversa (acetil-CoA acetiltransferasa); hidratación del alqueno (enoil-CoA hidratasa EC:4.2.1.17) y oxidación del alcohol (3-hidroxibutiril-CoA deshidrogenasa EC 1.1.1.157). Los catabolitos formados son acetil coenzima A y 3-oxoadipil-Coenzima A (Este intermediario puede formar acetil couenzima A y butiril-Coenzima A). Degradación de la fenilacetil Coenzima A La de­gra­da­ción del ácido ho­mo­gen­tí­si­co tiene dos po­si­bles rutas: Vía a) Por descarboxilación del ácido homogentísico. Se produce primero gentisaldehído, el cual se oxida a su ácido correspondiente, el ácido gentísico (Enzima: aril-aldehído deshidrogenasa, EC 1.2.1.29). El ácido m-salicílico (el cual se forma durante la degradación del benzoato) puede hidroxilarse para formar ácido gentísico. El ácido gentísico puede descarboxilarse (Gentisato descarboxilasa EC 4.1.1.62) para formar dihidroquinona (El cual se degrada de acuerdo a lo mostrado más adelante en la degradación del ácido benzoico) o puede sufrir escisión oxidativa del anillo aromático (Gentisato 1,2-dioxigenasa, EC 1.13.11.4) para formar el ácido 3-maleilpirúvico. Éste se isomeriza a su forma trans (Maleilpiruvato isomerasa, EC 5.2.1.4), el ácido 3-fumarilpirúvico. Por medio de una condensación de Claisen inversa (acilpiruvato hidrolasa EC 3.7.1.5) se obtienen ácido fumárico yácido pirúvico. Vía b) El ácido homogentísico sufre directamente la escisión oxidativa (Enzima: homogentisato 1,2-dioxigenasa EC 1.13.11.5) para formar ácido 4-maleilacetoacético, se isomeriza a la forma trans (maleilacetoacetato isomerasa EC 5.2.1.2) y sufre una condensación de Claisen inversa para formar ácido acetoacético y ácido fumárico (fumarilacetoacetasa EC 3.7.1.2). Catabolismo del ácido homogentísico §Degradación del ácido benzoico El ácido ben­zoi­co es un me­ta­bo­li­to de de­gra­da­ción de com­pues­tos aro­má­ti­cos en plan­tas y bacterias . Este com­pues­to es un xe­no­bió­ti­co que puede re­sul­tar tó­xi­co para ani­ma­les y hon­gos, por lo que los seres vivos han desa­rro­lla­do dis­tin­tas rutas com­ple­jas para la de­gra­da­ción del ácido ben­zoi­co o sus sales. El es­que­ma ge­ne­ral es la hi­dro­xi­la­ción del ácido ben­zoi­co (la cual se puede efec­tuar en dis­tin­tas po­si­cio­nes) para dar in­ter­me­dia­rios que pue­den es­cin­dir­se oxi­da­ti­va­men­te para dar de­ri­va­dos del ácido mu­có­ni­co. Estos com­pues­tos pue­den se­guir­se oxi­dan­do para pro­du­cir mo­lé­cu­las que pue­den in­cor­po­rar­se en el ciclo de ácido cí­tri­co: Degradación del ácido benzoico Mu­chos ma­mí­fe­ros her­bí­vo­ros eli­mi­nan el ácido ben­zoi­co por la for­ma­ción del ácido hi­pú­ri­co. La ben­zoil Coen­zi­ma A puede fun­cio­nar como uni­dad de ini­cia­ción en la ruta de los po­li­cé­ti­dos. Degradación de la benzoil Coenzima A §Degradación de fenilpropanoides Ruta de degradación de fenilpropanoides