Механизм биосинтеза

В результате четырнадцатой реакции происходит образование α-кетоглутарата. Изоцитрат дегидрируется в присутствии НАД-зависимой изоцитратдегидрогеназы. В ходе реакции изоцитрат одновременно декарбоксилируется. НАД-зависимый фермент является аллостерическим ферментом, которому в качестве специфического активатора необходим АДФ. Кроме того, фермент для проявления своей активности нуждается в ионах Mg2+ и Mn2+. Происходит выделение CO2.

В ходе пятнадцатой реакции – ферментативного восстановительного аминирования α-кетоглутаровой кислоты НАДФ-зависимой глутаматдегидрогеназой – образуется глутаминовая кислота:

НООС – СН2 – СН2 – СО – СООН + НАД(Ф)Н2 + NН3 →

НООС – СН2 – СН2 – NН2СН – СООН + НАД(Ф).

В ходе рассмотренных реакций видно, что для нормального протекания синтеза глутамата необходимо наличие в субстрате неорганического фосфорного питания, а также макро- и микроэлементов К, Mg, Mn, активирующих ферменты.

Сверхсинтез кислоты у дикого штамма возможен в специальных физиологических условиях при торможении скорости роста и увеличении проницаемости клеточной мембраны для глутаминовой кислоты. Такие условия обеспечивает определенная концентрация биотина в среде (1 – 5 мкг/л), а также присутствие некоторых антибиотиков. Внутриклеточная концентрация глутамата снижается в результате экскреции продукта в околоклеточную среду, поэтому регуляция синтеза конечным продуктом ослабевает.

Также для осуществления процесса биосинтеза глутаминовой кислоты с высоким выходом используют мутанты с нарушенной ферментативной системой превращения кетоглутаровой кислоты в янтарную (отсутствие или дефект кетоглутаратдегидрогеназы).

Рис. 3: Схема синтеза глутаминовой кислоты C. Glutamaticum.

Шестнадцатая реакция – образование глутамата натрия. Для этого раствор глутаминовой кислоты нейтрализуют 45-50% раствором едкого натра.