justy015

atomem węgla. Najlepiej zbadano enzymy wyizolowane z różnych gatunków Pseudomonas. Najważniejsze typy otwarcia pierścienia aromatycznego przedstawiono na rycinie 14.12.

Rozszczepienie typu orfo. Rozszczepienie pierścienia między dwoma sąsiadującymi hydroksylowanymi atomami węgla (rozszczepioenie orto-lub intradiolowe) prowadzi do powstania kwasów dwukarboksylowych. Przypuszczalnie zachodzi pierwotne przyłączenie cząsteczki 0₂ do atomów węgla obok grupy hydroksylowej z wytworzeniem cyklicznego nadtlenku. Z kolei, wewnątrzcząsteczkowe przekształcenia prowadzą do zerwania wiązania C—C z wytworzeniem kwasu m,c/s-mukonowego. Katechol jest rozszczepiany przez ortopirokatechazę (dioksygenaza-l,2-katecholo-wa), a kwas protokatechowy przez dioksygenazę-3,4-protokatecholową. Produkty tych dwóch reakcji enzymatycznych, c/s.ds-mukonian i 3-kar-

OH

OH

piro-katechina

CCOOH COOH

kwas cis, cis■ \(2)

mukonowy V.

I§2?

mukono-

lakton

HOOCy^^oh

kwas

/ protokatechowy HOOC '^"'COOH U^COOH

kwas 3-karboksy-/ -cis, c/s-mukonowy HOOC COOH , ®^C=0

4-karboksy-

° ^u C0₂ mukonolakton

4-ketoadypino-    -

enololakton    acetylo-CoA

COOH.

i®

^CV^COOH ® ^Y^CO-SCoA y-

I^COOH ~T~ l^COOH (9)

kwas    I 3-ketoadypilo-

3-ketoadypinowy CoA CoA

CoA

bursztynian

bursztynylo-CoA

Ryc. 14.12. Rozszczepienie orto-aromatycznego pierścienia i szlak 3-ketoadypinowy.

Główne enzymy: (1) pirokatechaza (1,2-dioksygenaza katecholowa); (2) cykloizomeraza mukonianowa; (3) izomeraza mukonlaktonowa; (4) 3,4-dioksygenaza protokatecholowa (5) cykloizomeraza 3-karboksymukonianowa; (6) dekarboksylaza 4-karboksymukonolaktonowa: (7) hydrolaza 4-ketoadypinolaktonowa; (8) transferaza 3-ketoadypino-bursztynylo-CoA; (9)

tiolaza 3-ketoadypilo-CoA

boksy-m.m-mukonian ulegają dalszemu metabolizmowi poprzez ten sam związek pośredni, kwas 3-ketoadypinowy. Związek ten jest aktywowany przez transferazę-CoA i zostaje rozszczepiony do bursztynylo--CoA i acetylo-CoA, które są włączane do szlaków metabolizmu pośredniego (ryc. 14.12).

Rozszczepienie typu meta. Rozszczepienie pierścienia między hydro-ksylowanym i niehydroksylowanym atomem węgla (rozszczepienie typu meta lub ekstradiolowe) również jest katalizowane przez dioksygenazy. W wyniku reakcji powstają semialdehydy kwasu 2-hydroksymukonowego (ryc. 14.13), które następnie wchodzą w szlaki metabolizmu pośredniego

pirokatechina    semialdehyd    kwas

kwasu 2-hydroksy- protokatechowy mukonowego

kwas

semialdehyd kwasu 2-hydroksy--4-karboksymukonowego

pirokatechina

o₂

dioksygenaza

OH

kwas

cis, c/s-mukonowy

Ryc. 14.13. Rozszczepienie meto-pierścienia aromatycznego. Główne enzymy: (1) metapirokatechaza (2,3-dioksygenaza katecholowa); (2) 4,5-dioksygenaza protokatecholowa

poprzez pirogronian, aldehyd octowy, szczawiooctan, fumaran i inne produkty pośrednie, zależnie od typu podstawienia powstałych kwasów alifatycznych.

Badania wykazały, że szlaki kataboliczne związków aromatycznych znacznie różnią się zarówno sposobami rozszczepiania pierścienia, jak i reakcjami wstępnymi prowadzącymi do rozszczepienia pierścienia aromatycznego. W przypadku niektórych bakterii nawet faza wzrostu oraz warunki hodowli mogą decydować o tym, czy powstają enzymy katalizujące rozszczepienie typu orto, czy typu meta. U niektórych bakterii z rodzaju Pseudomonas związki aromatyczne katabolizowane poprzez katechol ulegają rozszczepieniu typu orto, podczas gdy katabolizowane poprzez kwas protokatechowy ulegają rozszczepieniu typu meta.

531