Die Biosynthese von Aminos?uren spielt nicht nur eine Schlüsselrolle im Leben, sondern f?rdert auch die Entwicklung einer effizienten und umweltfreundlichen Aminos?ureproduktion und der synthetischen Biologie in der industriellen Fermentation. Proteine ??sind die Grundlage des Lebens und spielen in Zellen vielf?ltige Rollen, von der strukturellen Unterstützung bis hin zur Katalyse chemischer Reaktionen. Alle Proteine ??bestehen aus 20 verschiedenen Aminos?uren, die in Zellen durch komplexe Biosyntheseprozesse hergestellt werden. Die Entdeckung von 20 Aminos?uren erstreckte sich über fast ein Jahrhundert und begann mit der erstmaligen Isolierung von Glycin durch den franz?sischen Chemiker H. Braconnot im Jahr 1820 und endete mit der Entdeckung von Threonin durch W. Rose im Jahr 1935. An der Entdeckung dieser Aminos?uren waren viele Wissenschaftler beteiligt, deren Arbeit nicht nur die Struktur und Eigenschaften von Aminos?uren enthüllte, sondern auch den Grundstein für sp?tere biochemische und molekularbiologische Forschung legte. Die Biosynthese von Aminos?uren ist der Hauptinhalt des mikrobiellen Stoffwechsels. Dieser Artikel erkl?rt, wie diese Aminos?uren aus einfacheren Molekülen synthetisiert werden und wie sie klassifiziert werden. Die Biosynthese aller Aminos?uren erfolgt über verzweigte Wege unter Verwendung von Zwischenprodukten zentraler Stoffwechselwege als Vorl?ufer. Je nach Art des Ausgangsvorl?ufers kann die Biosynthese der Aminos?uren in fünf Gruppen unterteilt werden: Glutamatgruppen, darunter Glutamat (Glu), Glutamin (Gln), Prolin (Pro) und Arginin (Arg). Die Synthese dieser Aminos?uren beginnt mit Glutamat, einem Schlüsselmolekül eines zentralen Stoffwechselwegs. Die Aspartatfamilie umfasst Aspartat (Asp), Aspartamid (Asn), Lysin (Lys), Threonin (Thr), Methionin (Met) und Isoleucin (Ile). Die Aminos?uresynthese dieser Familie beginnt mit Asparagins?ure, die ebenfalls ein Produkt zentraler Stoffwechselwege ist. Familie aromatischer Aminos?uren, darunter Phenylalanin (Phe), Tyrosin (Tyr) und Tryptophan (Trp). Die Synthese dieser Aminos?uren beginnt mit Erythrozyten-4-phosphat (E4P) und Phosphoenolpyruvat (PEP), zwei Molekülen, die auch wichtige Zwischenprodukte in Stoffwechselwegen sind. Zur Serinfamilie geh?ren Serin (Ser), Glycin (Gly) und Cystein (Cys). Die Aminos?uresynthese dieser Familie beginnt mit Serin, dem Verzweigungspunkt vieler Biosynthesewege. Zur Alaningruppe geh?ren Alanin (Ala), Valin (Val) und Leucin (Leu). Obwohl diese Aminos?uren unterschiedlichen Familien angeh?ren, reagieren sie w?hrend der Synthese ?hnlich, und diese Reaktionen werden üblicherweise von derselben Enzymklasse katalysiert.

Obwohl Isoleucin, Valin und Leucin zu unterschiedlichen Familien geh?ren, reagieren sie ?hnlich und werden vom gleichen Enzym katalysiert. Die Umwandlung von Serin zu Cystein ist die Hauptreaktion der assimilativen Sulfatreduktion. Die Biosynthese der aromatischen Aminos?uregruppe wurde durch Erythrosis-4-P und PEP eingeleitet. Die Biosynthese von Histidin ist eine Besonderheit; sein Kohlenstoffgerüst leitet sich von Phosphoribosepyrophosphat (PRPP) ab. Zwei C-Atome der Ribose von PRPP werden zum Aufbau des fünfgliedrigen Imidazolrings verwendet, die übrigen dienen zum Aufbau der 3C-Seitenkette. Die Biosynthese von Aminos?uren spielt eine Schlüsselrolle in der industriellen Fermentation. Aminos?uren sind nicht nur ein grundlegender Bestandteil mikrobiellen Wachstums und Stoffwechsels, sondern auch ein wichtiger Rohstoff für viele fermentierte Produkte. Die Herstellung von Aminos?uren durch mikrobielle Fermentation erm?glicht eine effiziente und kostengünstige Produktion bei gleichzeitiger Reduzierung der Umweltverschmutzung, was für die Lebensmittel-, Futtermittel-, Arzneimittel- und andere Industrien von entscheidender Bedeutung ist.

Darüber hinaus hat die Biosynthese von Aminos?uren die Entwicklung der synthetischen Biologie und des Stoffwechsel-Engineerings vorangetrieben. Dadurch k?nnen Mikroorganismen gezielt Aminos?uren und deren Derivate herstellen. Dies verbessert nicht nur die Produktionseffizienz, sondern bietet auch eine Plattform für die Entwicklung neuer biotechnologischer Produkte und erweitert das Anwendungsspektrum der industriellen Fermentation.