Jalur biosintesis asam amino tidak hanya memainkan peran kunci dalam aktivitas kehidupan, tetapi juga mendorong pengembangan produksi asam amino yang efisien dan ramah lingkungan serta biologi sintetis dalam fermentasi industri. Protein adalah fondasi kehidupan, dan mereka memainkan berbagai peran dalam sel, mulai dari dukungan struktural hingga mengkatalisis reaksi kimia. Semua protein terdiri dari 20 asam amino berbeda yang diproduksi di dalam sel melalui proses biosintesis yang kompleks. Penemuan 20 asam amino berlangsung hampir satu abad, dimulai dengan isolasi pertama glisin oleh ahli kimia Prancis H. Braconnot pada tahun 1820, dan berakhir dengan penemuan treonin oleh W. Rose pada tahun 1935. Penemuan asam amino ini melibatkan banyak ilmuwan yang karyanya tidak hanya mengungkap struktur dan sifat asam amino, tetapi juga meletakkan dasar untuk penelitian biokimia dan biologi molekuler di kemudian hari. Biosintesis asam amino adalah konten utama metabolisme komposisi mikroba. Artikel ini akan membawa Anda melalui bagaimana asam amino ini disintesis dari molekul yang lebih sederhana dan bagaimana mereka diklasifikasikan. Biosintesis semua asam amino disintesis melalui jalur percabangan menggunakan zat antara dari jalur metabolisme sentral sebagai prekursor. Berdasarkan jenis prekursor awalnya, biosintesis asam amino dapat dibagi menjadi 5 kelompok: Kelompok glutamat, meliputi glutamat (Glu), glutamin (Gln), prolin (Pro), dan arginin (Arg). Sintesis asam amino ini dimulai dengan glutamat, molekul kunci dalam jalur metabolisme sentral. Famili aspartat meliputi aspartat (Asp), aspartamida (Asn), lisin (Lys), treonin (Thr), metionin (Met), dan isoleusin (Ile). Sintesis asam amino dari famili ini dimulai dengan asam aspartat, yang juga merupakan produk dari jalur metabolisme sentral. Famili asam amino aromatik, meliputi fenilalanin (Phe), tirosin (Tyr), dan triptofan (Trp). Sintesis asam amino ini dimulai dengan eritrosis-4-fosfat (E4P) dan fosfoenolpiruvat (PEP), dua molekul yang juga merupakan perantara penting dalam jalur metabolisme. Keluarga serin meliputi serin (Ser), glisin (Gly), dan sistein (Cys). Sintesis asam amino dari keluarga ini dimulai dengan serin, yang merupakan titik percabangan dari banyak jalur biosintesis. Kelompok alanin meliputi alanin (Ala), valin (Val), dan leusin (Leu). Meskipun asam amino ini termasuk dalam keluarga yang berbeda, mereka memiliki reaksi yang sama selama sintesis, dan reaksi ini biasanya dikatalisis oleh kelas enzim yang sama.

Isoleusin, valin, dan leusin, meskipun termasuk dalam famili yang berbeda, memiliki reaksi serupa yang dikatalisis oleh enzim yang sama. Konversi serin menjadi sistein merupakan reaksi utama reduksi sulfat asimilatif. Biosintesis gugus asam amino aromatik dimulai oleh eritrosis-4-P dan PEP. Biosintesis histidin bersifat khusus, dan kerangka karbonnya berasal dari fosforibosa pirofosfat (PRPP). Dua C dalam ribosa PRPP digunakan untuk membangun cincin imidazol beranggota 5, dan sisanya digunakan untuk membuat rantai samping 3C. Biosintesis asam amino memainkan peran kunci dalam fermentasi industri. Mereka tidak hanya merupakan komponen fundamental dari pertumbuhan mikroba dan aktivitas metabolisme, tetapi juga bahan baku utama untuk banyak produk fermentasi. Produksi asam amino melalui fermentasi mikroba dapat mencapai produksi yang efisien dan berbiaya rendah sambil mengurangi polusi lingkungan, yang sangat penting untuk industri makanan, pakan, obat-obatan, dan industri lainnya.

Selain itu, biosintesis asam amino telah mendorong pengembangan biologi sintetis dan rekayasa metabolisme, sehingga memungkinkan produksi asam amino spesifik dan turunannya oleh mikroorganisme. Hal ini tidak hanya meningkatkan efisiensi produksi, tetapi juga menyediakan landasan bagi pengembangan produk bioteknologi baru dan selanjutnya memperluas jangkauan aplikasi fermentasi industri.