Synthèse d'acides C 5 -dicarboxyliques à partir d'unités C 2 impliquant la crotonyl-CoA carboxylase/réductase : La voie de l'éthylmalonyl-CoA

Il y a cinquante ans, Kornberg et Krebs ont établi le cycle du glyoxylate comme la voie de synthèse des constituants cellulaires à partir des unités C2. Cependant, depuis lors, de nombreuses bactéries ont été décrites qui ne contiennent pas d'isocitrate lyase, l'enzyme clé de cette voie. Ici, une voie appelée la voie de l'éthylmalonyl-CoA opérant dans de tels organismes est décrite. De l'acétate et du bicarbonate isotopiquement marqués ont été transformés en éthylmalonyl-CoA par des extraits cellulaires de Rhodobacter sphaeroides, négatif pour l'isocitrate lyase, cultivé sur acétate, comme déterminé par spectroscopie RMN. La crotonyl-CoA carboxylase/réductase, catalysant crotonyl-CoA + CO2 + NADPH --> éthylmalonyl-CoA- + NADP+, a été identifiée comme l'enzyme clé de la voie de l'éthylmalonyl-CoA. La carboxylation réductrice d'un énoyl-thioester est une réaction biochimique unique, sans précédent en biologie. L'enzyme de R. sphaeroides a été produite de manière hétérologue dans Escherichia coli et caractérisée. La crotonyl-CoA carboxylase/réductase (ou son gène) peut être utilisée comme marqueur de la présence de la voie de l'éthylmalonyl-CoA, qui fonctionne non seulement dans l'assimilation de l'acétyl-CoA. Dans Streptomyces sp., elle peut également fournir des précurseurs (éthylmalonyl-CoA) pour la biosynthèse d'antibiotiques. Pour les bactéries méthylotrophes telles que Methylobacterium extorquens, l'extension du cycle de la sérine avec des réactions de la voie de l'éthylmalonyl-CoA conduit à un schéma simplifié pour l'assimilation C1 indépendante de l'isocitrate lyase.