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Lexikon der Biochemie: Polyketide

Polyketide, Acetogenine, Naturstoffe, die aus Acetyl- bzw. Malonyl-CoA-Einheiten gebildet werden. Die Biosynthese läuft an einem Multienzymkomplex ab. Im ersten Schritt findet eine Wechselwirkung des Startermoleküls mit einer peripheren SH-Gruppe des Enzymkomplexes statt. Als übliches Startermolekül fungiert Acetyl-CoA (z.B. bei der Synthese von Anthrachinon und Griseofulvin), d.h. es wird HS-CoA abgespalten und die Acetylgruppe wird über eine Thiolesterbindung an das periphere Acyl-Carrierprotein (HSp) gebunden. Weitere Startermoleküle sind: Propionyl-CoA, Zimtsäure-CoA (Synthese von flavonoiden Verbindungen und Stilbenderivaten), Malonsäureamid-CoA (Synthese von Tetracyclinen), CoA-Derivate der Oxosäuren von Leucin, Isoleucin und Valin, sowie Nicotinyl-CoA usw. Nach der Einführung der Startergruppe wird ein Malonylrest (aus Malonyl-CoA) an die SH-Gruppe eines Pantetheinrests – der prosthetischen Gruppe eines Proteins, das zentral im Multienzymkomplex liegt (HSC) – gebunden. Unter Abspaltung der Carboxylgruppe der Malonyl-CoA-Einheit wird die Startergruppe (z.B. Acetyl) übertragen, wobei auf HSC eine Acetoacetylgruppe gebildet wird. Die Acetoacetylgruppe wird anschließend auf HSp übertragen und an HSC ein weiterer Malonylrest eingeführt. Es besteht eine große Ähnlichkeit mit den Einleitungsschritten der Fettsäurebiosynthese, jedoch kommen die beiden Reduktionsschritte der Fettsäurebiosynthese bei der Polyketidsynthese nicht vor. Während der Synthese der P. werden schrittweise Malonylgruppen eingeführt. Die sich wiederholenden beiden Kohlenstoffeinheiten, die in der Struktur aller P. vorkommen, stammen biosynthetisch von eingebautem und decarboxyliertem Malonyl-CoA ab. Die β-Polyketonzwischenstufe sammelt sich nicht an. Sie zyklisiert durch Ester- oder Aldolkondensation zu Ringsystemen, die in verschiedenen P. vorkommen, wobei die Carbonylgruppen gewöhnlich in der resonanzstabilisierten Enolform vorliegen. Als weitere Modifikationen treten auf: Einführung von weiterem Sauerstoff durch Hydroxylierung, Methylierung von Hydroxylgruppen unter Bildung von Methoxygruppen oder direkte Methylierung von Kohlenstoffatomen (der Methyldonor ist S-Adenosyl-L-methionin), Reduktion, Substitution mit Polyisoprenresten und Chlorierung eines aromatischen Rings.

Beispiele für P. sind: Tetracycline, Griseofulvin, (Makrolidantibiotika) Makrolide, Cycloheximide sowie verschiedene Pilzprodukte, wie Orsellinsäure, 6-Methylsalicylsäure und Cyclopaldinsäure. [N.M. Packter u. P.K. Stumpf (Hrsg.) "The Biosynthesis of Acetate-Derived Phenols (Polyketide)" The Biochemistry of Plants 4 (Academic Press, 1980) 535-570; S. Sahpaz et al. Phytochemistry 42 (1996) 103-107]

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