115年:藥學二(第2次)

在phenylpropanoids 生合成相關之shikimic acid 路徑中,下列何者不是其前驅物或中間產物?

Achorismic acid
Bphosphoenolpyruvate
Ccoumarin
DD-erythrose 4-phosphate

詳細解析

本題觀念

Phenylpropanoids 的生合成與植物 shikimate pathway 相連,但兩者不是完全相同的一條路徑。Shikimate pathway 由 phosphoenolpyruvate(PEP)與 D-erythrose 4-phosphate(E4P)提供起始碳源,經多個反應形成 chorismic acid(chorismate);chorismate 再提供芳香族胺基酸,尤其是 phenylalanine,作為 phenylpropanoid 生合成的上游來源。Coumarin 則是在 phenylalanine 經 cinnamate 等中間物之後,由下游分支形成的產物,不屬於 shikimate pathway 本身的前驅物或中間產物。

選項分析

A. chorismic acid:不正確。Chorismate 是 shikimate pathway 的終端產物,也是通往芳香族胺基酸分支的重要共同前驅物。Phenylalanine 由這個分支供應後,才能接續進入 phenylpropanoid 相關代謝,因此 chorismate 位於本題所問路徑的上游與分支點。

B. phosphoenolpyruvate:不正確。PEP 是 shikimate pathway 的起始底物之一,會與 E4P 共同進入 3-deoxy-D-arabino-heptulosonate 7-phosphate(DAHP)的形成反應。它雖然不是路徑中段的環狀中間物,仍是不可忽略的上游前驅物。

C. coumarin:正確。Coumarin 是 phenylpropanoid 下游分支的天然物,通常由 phenylalanine 先形成 cinnamate,再經羥化、異構化與內酯化等步驟生成。它是相關代謝網絡的後段產物,而不是 shikimate pathway 的前驅物或中間產物。

D. D-erythrose 4-phosphate:不正確。E4P 是與 PEP 配對的另一個起始底物,兩者縮合形成 DAHP,正式啟動 shikimate pathway。因此 E4P 位於路徑最前端,符合前驅物的定義。

答案解析

判斷這題的關鍵是先畫出相對順序:PEP+E4P → DAHP → shikimate pathway 中間步驟 → chorismate → phenylalanine → cinnamate/phenylpropanoid 分支。A、B、D 都位於 shikimate pathway 的起點至終點之內,或直接作為其底物與產物;C 的 coumarin 則要到 phenylpropanoid 下游才生成,所以不是該路徑的前驅物或中間產物。故答案為 C。

核心知識點

  1. PEP 與 E4P 是 shikimate pathway 的兩個起始碳源,首先形成 DAHP。
  2. Shikimate pathway 的重要終端產物是 chorismate,它是 phenylalanine、tyrosine、tryptophan 等芳香族胺基酸生合成的共同分支點。
  3. Phenylpropanoid 路徑通常由 phenylalanine 經 phenylalanine ammonia-lyase(PAL)形成 cinnamate 後展開。
  4. Coumarin、flavonoids 與其他苯丙烷類天然物屬於下游分支產物;看到這類成品名稱時,要與 shikimate pathway 的早期底物及中間物區分。
  5. 生合成題不能只看同一代謝網絡中的關聯性,應依照起始底物、路徑中間物、分支點與下游產物的先後位置判斷。

參考資料

  1. KEGG Module M00022: Shikimate pathway
  2. Shikimate and phenylpropanoid biosynthesis in plants
  3. Coumarin biosynthesis as a phenylpropanoid branch