El ácido shikímico , más comúnmente conocido como su forma aniónica shikimato , es un ciclohexeno , un ciclitol y un ácido ciclohexanocarboxílico . Es un metabolito bioquímico importante en plantas y microorganismos. Su nombre proviene de la flor japonesa shikimi (シキミ, el anís estrellado japonés , Illicium anisatum ), de la que fue aislado por primera vez en 1885 por Johan Fredrik Eykman . [1] La elucidación de su estructura se realizó casi 50 años después. [2]
El fosfoenolpiruvato y la eritrosa-4-fosfato se condensan para formar 3-desoxi- D -arabinoheptulosonato-7-fosfato (DAHP), en una reacción catalizada por la enzima DAHP sintasa . Luego, el DAHP se transforma en 3-deshidroquinato (DHQ), en una reacción catalizada por la DHQ sintasa . Aunque esta reacción requiere nicotinamida adenina dinucleótido (NAD) como cofactor, el mecanismo enzimático lo regenera, lo que da como resultado el uso neto de NAD.
El DHQ se deshidrata a ácido 3-deshidroshikímico por la enzima 3-deshidroquinato deshidratasa , que se reduce a ácido shikímico por la enzima shikimato deshidrogenasa , que utiliza nicotinamida adenina dinucleótido fosfato (NADPH) como cofactor.
La vía del shikimato, llamada así por el ácido shikímico como intermediario importante, es una ruta metabólica de siete pasos utilizada por bacterias , hongos , algas , parásitos y plantas para la biosíntesis de aminoácidos aromáticos ( fenilalanina , tirosina y triptófano ). Esta vía no se encuentra en animales; por lo tanto, la fenilalanina y el triptófano son nutrientes esenciales y deben obtenerse de la dieta del animal. La tirosina no es esencial, ya que puede sintetizarse a partir de fenilalanina, excepto en individuos incapaces de hidroxilar la fenilalanina a tirosina .
La fenilalanina y la tirosina son los precursores utilizados en la biosíntesis de los fenilpropanoides . Los fenilpropanoides se utilizan luego para producir flavonoides , cumarinas , taninos y lignina . La primera enzima involucrada es la fenilalanina amonia-liasa (PAL) que convierte la L - fenilalanina en ácido transcinámico y amoniaco .
El ácido gálico se forma a partir del 3-deshidroshikimato por la acción de la enzima shikimato deshidrogenasa para producir 3,5-didehidroshikimato . Este último compuesto se reorganiza espontáneamente en ácido gálico. [3]
El ácido shikímico es un precursor de:
Los aminoácidos similares a la micosporina son pequeños metabolitos secundarios producidos por organismos que viven en entornos con altos volúmenes de luz solar, generalmente ambientes marinos.
En la industria farmacéutica, el ácido shikímico del anís estrellado chino ( Illicium verum ) se utiliza como material base para la producción de oseltamivir ( Tamiflu ). Aunque el ácido shikímico está presente en la mayoría de los organismos autótrofos , es un intermediario biosintético y en general se encuentra en concentraciones muy bajas. El bajo rendimiento de aislamiento de ácido shikímico del anís estrellado chino se atribuye a la escasez de oseltamivir de 2005. El ácido shikímico también se puede extraer de las semillas del fruto del liquidámbar ( Liquidambar styraciflua ), [2] que es abundante en América del Norte, en rendimientos de alrededor del 1,5%. Por ejemplo, se necesitan 4 kg (8,8 lb) de semillas de liquidámbar para catorce paquetes de Tamiflu. En comparación, se ha informado que el anís estrellado produce entre un 3% y un 7% de ácido shikímico. Las vías biosintéticas en E. coli se han mejorado recientemente para permitir que el organismo acumule suficiente material para su uso comercial. [4] [5] [6] Un estudio de 2010 publicado por la Universidad de Maine mostró que el ácido shikímico también se puede extraer fácilmente de las agujas de varias especies de pino . [7]
Los grupos protectores se utilizan con más frecuencia en trabajos de laboratorio a pequeña escala y en el desarrollo inicial que en procesos de producción industrial porque su uso añade pasos adicionales y costos de material al proceso. Sin embargo, la disponibilidad de un bloque de construcción quiral barato puede superar estos costos adicionales, por ejemplo, el ácido shikímico para el oseltamivir .
El ácido aminoshikímico también es una alternativa al ácido shikímico como material de partida para la síntesis de oseltamivir.
El shikimato se puede utilizar para sintetizar ácido (6 S )-6-fluoroshikímico , [8] un antibiótico que inhibe la vía biosintética aromática. [9] Más específicamente, el glifosato inhibe la enzima 5-enolpiruvilshikimato-3-fosfato sintasa (EPSPS). Los cultivos modificados genéticamente "Roundup Ready" superan esa inhibición. [10]
Se encuentra en las frondas de los helechos arborescentes, una especialidad llamada fiddlehead (frondas enrolladas de un helecho arborescente joven del orden Cyatheales , cosechadas para su uso como verdura). Estas frondas son comestibles, pero se pueden tostar para eliminar el ácido shikímico. [11]
El ácido shikímico también es la parte glicósida de algunos taninos hidrolizables . El ácido es altamente soluble en agua e insoluble en solventes no polares, y es por eso que el ácido shikímico es activo solo contra bacterias Gram-positivas , debido a la impermeabilidad de la membrana celular externa de las Gram-negativas . [12]