De aminozuurbiosynthese speelt niet alleen een sleutelrol in levensactiviteiten, maar bevordert ook de ontwikkeling van effici?nte en milieuvriendelijke aminozuurproductie en synthetische biologie in industri?le fermentatie. Eiwitten vormen de basis van het leven en spelen een breed scala aan functies in cellen, van structurele ondersteuning tot het katalyseren van chemische reacties. Alle eiwitten bestaan ??uit 20 verschillende aminozuren die in cellen worden geproduceerd via complexe biosyntheseprocessen. De ontdekking van 20 aminozuren besloeg bijna een eeuw, beginnend met de eerste isolatie van glycine door de Franse chemicus H. Braconnot in 1820 en eindigend met de ontdekking van threonine door W. Rose in 1935. De ontdekking van deze aminozuren betrof vele wetenschappers, wiens werk niet alleen de structuur en eigenschappen van aminozuren onthulde, maar ook de basis legde voor later biochemisch en moleculair biologisch onderzoek. De biosynthese van aminozuren is de belangrijkste component van het microbi?le metabolisme. Dit artikel legt uit hoe deze aminozuren worden gesynthetiseerd uit eenvoudigere moleculen en hoe ze worden geclassificeerd. De biosynthese van alle aminozuren vindt plaats via vertakkende routes, waarbij tussenproducten van centrale metabole routes als precursors worden gebruikt. Afhankelijk van het type uitgangsprecursor kan de biosynthese van aminozuren worden onderverdeeld in 5 groepen: Glutamaatgroepen, waaronder glutamaat (Glu), glutamine (Gln), proline (Pro) en arginine (Arg). De synthese van deze aminozuren begint met glutamaat, een sleutelmolecuul in een centrale metabole route. De aspartaatfamilie omvat aspartaat (Asp), aspartamide (Asn), lysine (Lys), threonine (Thr), methionine (Met) en isoleucine (Ile). De aminozuursynthese van deze familie begint met asparaginezuur, dat eveneens een product is van centrale metabole routes. Familie van aromatische aminozuren, waaronder fenylalanine (Phe), tyrosine (Tyr) en tryptofaan (Trp). De synthese van deze aminozuren begint met erythrosis-4-fosfaat (E4P) en fosfo-enolpyruvaat (PEP), twee moleculen die ook belangrijke tussenproducten zijn in metabole processen. De serinefamilie omvat serine (Ser), glycine (Gly) en cyste?ne (Cys). De aminozuursynthese van deze familie begint met serine, het vertakkingspunt van veel biosynthetische processen. De alaninegroep omvat alanine (Ala), valine (Val) en leucine (Leu). Hoewel deze aminozuren tot verschillende families behoren, vertonen ze vergelijkbare reacties tijdens de synthese, en deze reacties worden meestal gekatalyseerd door dezelfde klasse enzymen.

Isoleucine, valine en leucine, hoewel ze tot verschillende families behoren, hebben vergelijkbare reacties die door hetzelfde enzym worden gekatalyseerd. De omzetting van serine in cyste?ne is de belangrijkste reactie van assimilatieve sulfaatreductie. De biosynthese van de aromatische aminozuurgroep werd ge?nitieerd door erythrosis-4-P en PEP. De biosynthese van histidine is bijzonder en het koolstofframe is afkomstig van fosforibosepyrofosfaat (PRPP). Twee C's in de ribose van PRPP worden gebruikt om de 5-ring van imidazool te vormen en de rest wordt gebruikt om de 3C-zijketen te cre?ren. De biosynthese van aminozuren speelt een sleutelrol in industri?le fermentatie. Ze zijn niet alleen een fundamenteel onderdeel van microbi?le groei en metabolische activiteit, maar ook een belangrijke grondstof voor veel gefermenteerde producten. De productie van aminozuren door microbi?le fermentatie kan een effici?nte en goedkope productie bereiken en tegelijkertijd de milieuvervuiling verminderen, wat cruciaal is voor de voedingsmiddelen-, veevoer-, farmaceutische en andere industrie?n.

Bovendien heeft de biosynthese van aminozuren de ontwikkeling van synthetische biologie en metabole engineering bevorderd, waardoor het mogelijk is geworden om specifieke aminozuren en hun derivaten door micro-organismen te produceren. Dit verbetert niet alleen de productie-effici?ntie, maar biedt ook een platform voor de ontwikkeling van nieuwe biotechnologische producten en breidt het toepassingsbereik van industri?le fermentatie verder uit.