1. Primair metabolisme:Bacteriën gebruiken primaire metabolische routes voor hun groei en energieproductie. Deze routes omvatten de synthese van essentiële cellulaire componenten, zoals aminozuren, nucleotiden en lipiden. Tijdens het primaire metabolisme kunnen bacteriën secundaire metabolieten produceren als bijproducten of tussenproducten.

2. Secundair metabolisme:Secundair metabolisme verwijst naar de productie van gespecialiseerde metabolieten die niet direct betrokken zijn bij de primaire groei of reproductie van bacteriën. Deze secundaire metabolieten spelen vaak een belangrijke ecologische rol, zoals verdediging tegen roofdieren of concurrenten, communicatie en signalering. Het secundaire metabolisme wordt doorgaans gereguleerd door specifieke genen en enzymen die verschillen van de genen en enzymen die betrokken zijn bij het primaire metabolisme.

3. Polyketidesynthasen (PKS) en niet-ribosomale peptidesynthetasen (NRPS):PKS en NRPS zijn grote enzymcomplexen die betrokken zijn bij de biosynthese van veel bacteriële natuurproducten. PKS gebruikt acetyl-CoA en andere voorlopers om complexe polyketide-skeletten samen te stellen, terwijl NRPS aminozuren gebruiken om peptideketens te bouwen. Deze enzymsystemen kunnen verschillende modificaties en cyclisaties bevatten om een ​​breed scala aan natuurlijke producten te genereren.

4. Terpeensynthasen:Terpeensynthasen zijn enzymen die verantwoordelijk zijn voor de synthese van terpenen, een grote klasse natuurlijke producten afgeleid van isoprenoïdevoorlopers. Terpenen worden vaak aangetroffen in essentiële oliën en harsen van planten, maar kunnen ook door bacteriën worden geproduceerd. Terpeensynthasen katalyseren de cyclisatie en herschikking van isoprenoïde substraten om verschillende terpeenstructuren te vormen.

5. Hybride biosynthetische routes:Veel bacteriële natuurlijke producten worden geproduceerd via hybride biosynthetische routes waarbij meerdere enzymsystemen betrokken zijn. Sommige natuurlijke producten kunnen bijvoorbeeld polyketide- en peptidecomponenten combineren, waardoor zowel PKS als NRPS nodig zijn voor hun biosynthese. Deze hybride routes leiden vaak tot de productie van complexe en structureel diverse natuurlijke producten.

6. Regulatie en expressie:De biosynthese van bacteriële natuurlijke producten wordt strak gereguleerd door verschillende mechanismen, waaronder controle van genexpressie, metabolische kanalisering en remming van feedback. Omgevingsfactoren, zoals de beschikbaarheid van voedingsstoffen, stressomstandigheden en interacties met andere organismen, kunnen ook de productie van natuurlijke producten beïnvloeden.

Door gebruik te maken van deze biosynthetische mechanismen en regulerende strategieën kunnen bacteriën een breed scala aan natuurlijke producten synthetiseren met diverse structuren en biologische activiteiten. Deze natuurlijke producten spelen een cruciale rol bij de overleving, aanpassing en ecologische interacties van bacteriën. Ze zijn ook van groot belang voor onderzoekers en industrieën vanwege hun potentiële toepassingen in de geneeskunde, landbouw, biotechnologie en andere gebieden.