Shikimatweg

In Pflanzen und Mikroorganismen vorhandener Stoffwechselweg, der primär der Synthese der aromatischen Aminosäuren Phenylalanin, Tyrosin und Tryptophan dient. Er stellt einen zentralen Verbindungspunkt zwischen Primär- und Sekundärstoffwechsel dar.

Der Shikimatweg ist ein stark verzweigter Biosyntheseweg dar, der nach einem seiner charakteristischen Zwischenprodukte - der Shikimisäure - benannt ist.
Da der Shikimatweg nur in höheren Pflanzen und Mikroorganismen vorkommt, er aber zur Synthese der aromatischen Aminosäuren (Phenylalanin, Tryptophan, Tyrosin) dient, sind diese für den Menschen essentiell.
Neben diesen Aminosäuren werden auch Naphthochinone und Vorstufen vieler anderer Produkte des Sekundärstoffwechsels im Shikimatweg gebildet.
- So wird aus Phenylalanin durch enzymatische Decarboxylierung Zimtsäure hergestellt, die nun ihrerseits als Ausgangsstoff für die Phenylpropane dient.
Der Shikimatweg lässt sich somit nicht eindeutig dem Primär- bzw. Sekundärstoffwechsel zuordnen, da er Produkte für beide liefert.

Im ersten Reaktionsschritt des Shikimatwegs werden die aus dem Kohlenhydrat-Stoffwechsel stammenden Verbindungen Phosphoenolpyruvat und Erythrose-4-phosphat durch das Enzym DAHP-Synthase in 3-Desoxy-d-arabino-heptulosonat-7-phosphat (DAHP) überführt.
- Die Aktivität der DAHP-Synthase wird durch Produkte des Shikimatwegs (z.B. Phenylalanin, Tyrosin) gehemmt, durch eine höhere Konzentration der Edukte gesteigert.
+ + H₂O + H₂PO₄^-
DAHP wird anschließend durch die Dehydrochinat-Synthase (DHC-Synthase) zu Dehydrochinat zyklisiert, das dann unter Wasserabspaltung in Dehydroshikimat und nachfolgend unter Verbrauch von NADPH+H⁺ zu Shikimat umgewandelt wird.

+ HPO₄^2-

+ H₂O

Shikimat wird nun in Shikimat-3-phosphat überführt, das mit einem weiteren Molekül Phosphoenolpyruvat zu 5-Enolpyruvyl-shikimat-3-phosphat (EPSP) reagiert. Diese Reaktion wird durch die EPSP-Synthase katalysiert.
Durch die Chorismat-Synthase entsteht aus EPSP nun Chorismat.

Hier endet der gemeinsame Teil des Shikimatwegs. Diverse Verzweigungen führen zu den aromatischen Aminosäuren und Naphthochinonderivaten.

Die weitere Biosynthese der aromatischen Aminosäuren führt über die Prephensäure, die durch eine vom Enzym Chorismat-Mutase katalysierte Umlagerung aus Chorisminsäure gebildet wird.
Die Reihenfolge der nachfolgenden Schritte, die Aromatisierung und Einführung einer Aminogruppe, ist bei Mikroorganismen und Pflanzen unterschiedlich.
Während bei Mikroorganismen beide theoretischen Abfolgen vorkommen, führt der Weg in höheren Pflanzen anscheinend nur über den abgebildeten Arogenat-Weg.