La voie de biosynthèse de l'acide shikimique à partir du glucose est une voie du monde végétal qui conduit à certains acides aminés et, juste en amont, à l'acide quinique (quinquina) (Voir annexe 4) et à l'acide gallique (galles de chêne) (Voir annexe 3).

Le schéma général de ces transformations est le suivant

1) Biosynthèse des acides aminés aromatiques

Nous nous proposons de décrire en détail la voie de l'acide shikimique dans la synthèse de trois acides aminés aromatiques, la phénylalanine, la tyrosine et le tryptophane,


Phénylalanine	Tyrosine	Tryptophane

Leur biosynthèse emprunte la voie de l'acide shikimique (ou du shikimate, sa base conjuguée) qui conduit à l'acide chorismique (ou au chorismate, sa base conjuguée).


Acide chorismique	Chorismate

2) Shikimate et chorismate

Le point de départ de la biosynthèse de ces acides aminés aromatiques est la condensation du phosphoénolpyruvate (PEP) (voir annexe 1) et de l'érythrose-4-phosphate (voir annexe 2) qui aboutit au 2-céto-3-désoxy-D-arabino-heptulosonate-7-phosphate (ou DAHP) un composé en C₇qui se cyclise ; deux étapes supplémentaires conduisent au shikimate ; trois autres étapes et l'on obtient le chorismate.

Le détail est le suivant :

Remarque 1 :

Considérations sur la nomenclature concernant le DAHP.

* Le nom du DAHP montre que c'est un dérivé de l'heptulose, c'est-à-dire un heptose à fonction cétone. Il n'existe pas de noms pour désigner tous les stéréo-isomères des oses à plus de 6 carbones.

Le préfixe "arabino" sert à préciser la structure de cet heptose au niveau des centres chiraux.

* S'agissant d'acide heptulosonique, il faut savoir qu'on désigne aujourd'hui par "acide ulosonique" un acide dérivé d'un monosaccharide cétonique dans lequel le groupe hydroxyle en C₁ a été oxydé en acide carboxylique. Comme en pratique le groupe cétonique est en C₂ la formule générale d'un acide ulosonique est CH₂OH - (CHOH)_n– CO - COOH

Remarque 2 :

Les étapes 2a, 2b,2c constituent l'étape 2 de passage du DAHP au 3-déshydroquinate.

Toutes les réactions (étapes 1 à 7) nécessitent des enzymes

Réaction -1-	DAHP synthase
Réactions -2-	3-déshydroquinate synthase (DHQ synthase)
Réaction -3-	3-déshydroquinate déshydratase (DHQ déshydratase)
Réaction -4-	Shikimate déshydrogénase
Réaction -5-	Shikimate kinase
Réaction -6-	5-énolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase
Réaction -7-	Chorismate synthase

3) Du chorismate à la phénylalanine et à la tyrosine

Le chorismate est d'abord transformé en préphénate par réarrangement de Claisen sous l'action du chorismate mutase

PREPHENATE

3-1) De l'acide préphénique à la phénylalanine

Deux étapes sont nécessaires enfin pour passer de l'acide préphénique (acide conjugué du préphénate) à la phénylalanine

Réaction -1- L'acide préphénique subit une décarboxylation oxydative avec élimination du groupe hydroxyle sous forme d'eau pour donner de l'acide phénylpyruvique

Réaction -2- L'acide phénylpyruvique subit une transamination par l'acide glutamique et un enzyme aminotransférase pour donner la phénylalanine ; l'acide glutamique est transformé en acide α-cétoglutarique.

3-2) De l'acide préphénique à la tyrosine

PREPHENIQUE2

Réaction -1- L'acide préphénique subit une oxydation par le couple NADP⁺/NADPH (-OH en 4 est transformé en =O) et l'enzyme déshydrogénase.

Réaction -2- Une décarboxylation conduit à l'acide 4-hydroxy-phénylpyruvique.

Réaction -3- L'acide 4-hydroxy-phénylpyruvique subit une transamination par l'acide glutamique et un enzyme transaminase pour donner la Tyrosine ; l'acide glutamique est transformé en acide α-cétoglutarique.

4) Du chorismate au tryptophane

Le passage du chorismate au tryptophane se déroule en plusieurs étapes résumées puis détaillées ci-après

CHORISTRYPTO

Remarques :

*Signification de quelques abréviations

- PRPP : Phosphoribosylpyrophosphate

PRPP

- PPi : Pyrophosphate inorganique

PPi

- GAP : Glycéraldéhyde-3-phosphate

GAP

* Les enzymes nécessaires à ces réactions

Réaction -1-	Anthranilate synthase
Réaction -2-	Phosphoribosyl anthranilate transférase
Réaction -3-	Phosphoribosyl anthranilate isomérase
Réaction -4-	Indol-3-glycérol phosphate synthase
Réaction -5-	Tryptophane synthase

4-1) Du chorismate à l'anthranilate (étape 1)

TRYPTOPHANE2

Le mécanisme correspondant à cette première étape et qui fait intervenir l'anthranilate synthase, comporte 6 paliers.

On en donne ci-dessous deux qui correspondent à la formation de l'acide anthranilique et du pyruvate

- il y a eu antérieurement formation d'ammoniac à partir de la L-glutamine

L'ammoniac agit en tant que nucléophile se fixant sur l'acide chorismique ; il y a déplacement de liaisons et élimination d'eau à partir de l'hydroxyle de l'acide chorismique et d'un hydrogène de l'ammoniac.

- L'intermédiaire formé se dissocie en acide anthranilique et en acide pyruvique

4-2) De l'anthranilate au N-phosphoribosyl anthranilate (étape 2)

4-3) Du N-phosphoribosyl anthranilate à l'énol-1-carboxyphénylamino-1'- déoxyribulose-5-phosphate (étape 3)

4-4) De l'énol-1-carboxyphénylamino-1'- déoxyribulose-5-phosphate à l'indol-3-glycérol phosphate (étape 4)

Il s'agit d'une décarboxylation suivie de la formation du noyau indole par cyclisation

4-5) De l'indol-3-glycérol phosphate au tryptophane (étape 5)

L'enzyme catalysant cette réaction se décompose en deux sous-unités :

- Le tryptophane synthase (sous-unité α) catalyse une rupture aldolique de l'indol-3-glycérol phosphate pour donner l'indole et le glycéraldéhyde-3-phosphate

- Le tryptophane synthase (sous-unité β) catalyse la réaction finale qui fait intervenir la sérine, le coenzyme PLP (Phosphate de pyridoxal) avec formation du tryptophane et élimination d'eau.

Annexe 1 Glycolyse

Du glucose au PEP (Phosphoénolpyruvate)

GLYCOLYSE

Annexe 2

Du glucose à l'érythrose-4-phosphate

VOIEPENTOSES

Remarque : Les transformations qui s'opèrent entre pentoses, comme par exemple le ribulose et le xylulose, pour donner un nouveau couple d'oses sont connues sous le nom de "transformations des pentoses".

Annexe 3

Vers l'acide gallique

Réaction -1-	DAHP synthase
Réactions -2-	3-déshydroquinate synthase (DHQ synthase)
Réaction -3-	3-déshydroquinate déshydratase (DHQ déshydratase)
Réaction -4-	Shikimate déshydrogénase

Annexe 4

Vers l'acide quinique

Réaction -1-	DAHP synthase
Réactions -2-	3-déshydroquinate synthase (DHQ synthase)
Réaction -3-	Quinate déshydrogénase