Пътят на биосинтеза на аминокиселини не само играе ключова роля в жизнените дейности, но също така насърчава развитието на ефективно и екологично производство на аминокиселини и синтетична биология в индустриалната ферментация. Протеините са основата на живота и играят различни роли в клетките, от структурна подкрепа до катализиране на химични реакции. Всички протеини са изградени от 20 различни аминокиселини, които се произвеждат вътре в клетките чрез сложни процеси на биосинтеза. Откриването на 20 аминокиселини продължи почти век, започвайки с първото изолиране на глицин от френския химик H. Braconnot през 1820 г. и завършвайки с откриването на треонин от W. Rose през 1935 г. Откриването на тези аминокиселини включва много учени, чиято работа не само разкрива структурата и свойствата на аминокиселините, но и поставя основата за по-късна биохимия и изследване на молекулярната биология. Биосинтезата на аминокиселините е основното съдържание на метаболизма на микробния състав. Тази статия ще ви преведе как тези аминокиселини се синтезират от по-прости молекули и как се класифицират. Биосинтезата на всички аминокиселини се синтезира чрез разклоняващи се пътища, като се използват междинни продукти на централните метаболитни пътища като прекурсори. Според вида на изходния прекурсор, биосинтезата на аминокиселините може да бъде разделена на 5 групи: Глутаматни групи, включително глутамат (Glu), глутамин (Gln), пролин (Pro) и аргинин (Arg). Синтезът на тези аминокиселини започва с глутамат, ключова молекула в централен метаболитен път. Семейството на аспартат включва аспартат (Asp), аспартамид (Asn), лизин (Lys), треонин (Thr), метионин (Met) и изолевцин (Ile). Аминокиселинният синтез на това семейство започва с аспарагинова киселина, която също е продукт на централните метаболитни пътища. Семейство от ароматни аминокиселини, включително фенилаланин (Phe), тирозин (Tyr) и триптофан (Trp). Синтезът на тези аминокиселини започва с еритрозис-4-фосфат (E4P) и фосфоенолпируват (PEP), две молекули, които също са важни междинни продукти в метаболитните пътища. Семейството на серин включва серин (Ser), глицин (Gly) и цистеин (Cys). Синтезът на аминокиселините на това семейство започва със серин, който е точката на разклоняване на много биосинтетични пътища. Аланиновата група включва аланин (Ala), валин (Val) и левцин (Leu). Въпреки че тези аминокиселини принадлежат към различни семейства, те имат подобни реакции по време на синтеза и тези реакции обикновено се катализират от същия клас ензими.

Изолевцин, валин и левцин, въпреки че принадлежат към различни семейства, имат подобни реакции, катализирани от един и същ ензим. Превръщането на серин в цистеин е основната реакция на асимилаторната сулфатна редукция. Биосинтезата на ароматната аминокиселинна група е инициирана от еритроза-4-P и PEP. Биосинтезата на хистидина е специална и неговата въглеродна рамка е получена от фосфорибозо пирофосфат (PRPP). Две C в рибозата на PRPP се използват за изграждане на 5-членния имидазолов пръстен, а останалите се използват за създаване на страничната верига 3C. Биосинтезата на аминокиселините играе ключова роля в индустриалната ферментация. Те са не само основен компонент на микробния растеж и метаболитната активност, но и ключова суровина за много ферментирали продукти. Производството на аминокиселини чрез микробна ферментация може да постигне ефективно и евтино производство, като същевременно намалява замърсяването на околната среда, което е от решаващо значение за хранителната, фуражната, медицинската и други индустрии.

В допълнение, биосинтезата на аминокиселини е насърчила развитието на синтетичната биология и метаболитното инженерство, правейки възможно производството на специфични аминокиселини и техните производни от микроорганизми. Това не само подобрява ефективността на производството, но също така осигурява платформа за разработване на нови биотехнологични продукти и допълнително разширява обхвата на приложение на индустриалната ферментация.