# Терпены и терпеноиды как платформенные молекулы

Выбор между мевалонатным и метилэритритольным путями, углеродная цена каждого, три потолка биосинтеза терпенов и артемизинин как честный пример технического успеха при коммерческой неудаче.

Здесь биология конкурирует не с крекингом, а со сложным органическим синтезом — и выигрывает по химии, но не обязательно по рынку.

Source: https://bioecon.ru/docs/biochem-industrial/platform-chemicals/terpenes-terpenoids-platform-molecules/
Updated: 2026-09-06



Терпены строятся из одного пятиуглеродного блока — изопентенилдифосфата и его изомера. Пренилтрансферазы сшивают их в цепи C10, C15, C20, а терпен-синтазы замыкают эти цепи в кольца, порождая скелеты, которые в лаборатории потребовали бы многостадийного синтеза с контролем стереохимии. Затем цитохромы P450 окисляют отдельные положения. Именно поэтому терпены — редкий класс, где ферментация конкурирует не с дешёвой нефтехимией, а с дорогим тонким синтезом и с сельскохозяйственной экстракцией.

## Два пути к одному блоку

Мевалонатный путь работает в цитозоле эукариот: три ацетил-КоА собираются в мевалонат, который дважды фосфорилируется и декарбоксилируется до изопентенилдифосфата. Метилэритритольный путь идёт у большинства бактерий и в пластидах растений: пируват и глицеральдегид-3-фосфат конденсируются с отщеплением углекислоты, и цепочка приводит к тому же блоку.

Разница в углеродной цене, и она велика. У метилэритритольного пути шесть углеродов сырья дают пять углеродов продукта — теряется один. У мевалонатного путь начинается с ацетил-КоА, а тот получается из пирувата с потерей углерода ещё до входа в путь: девять углеродов глюкозы превращаются в пять углеродов блока. То есть мевалонатный маршрут структурно расточительнее почти в полтора раза. Тем не менее промышленные процессы чаще строят на нём — потому что он идёт в дрожжах, а метилэритритольный путь требует восстановленного ферредоксина, жёстко регулируется по первым ферментам и плохо переносится в удобного хозяина. Это выбор технологичности против стехиометрии, и его стоит называть прямо.

## Три потолка

Первый — поток по пути. Изопентенилдифосфат и его производные — регуляторные метаболиты, и клетка не рассчитана переливать через них половину своего углерода; нужен вывод из-под обратной связи, усиление лимитирующих ферментов и балансировка расхода NADPH и ацетил-КоА.

Второй — токсичность. Терпены липофильны, встраиваются в мембрану и нарушают её барьерную функцию; для монотерпенов вроде лимонена ингибирование наступает при долях грамма на литр.

Третий — летучесть и потери с отходящим газом у лёгких терпенов.

Стандартный ответ на второй и третий одновременно — вторая фаза: в ферментер добавляют несмешивающийся органический слой, продукт уходит в него, концентрация в водной фазе остаётся низкой, и продукт заодно оказывается предварительно отделён. Это единственный случай в кластере, где выделение из разбавленного водного бульона не является проблемой: продукт сам уходит из воды.

## Артемизинин: честный пример

Полусинтетический маршрут к артемизинину — техническое достижение первого ряда: дрожжи с мевалонатным путём и амородиенсинтазой, окисление P450 до артемизиновой кислоты с титрами порядка десятков граммов на литр, затем фотохимическое превращение с участием синглетного кислорода. Процесс был доведён до промышленного производства. Коммерчески он не закрепился: цена растительного артемизинина, извлекаемого из полыни однолетней, оказалась ниже, чем предполагалось при запуске, и производство было остановлено. Урок ровно тот же, что и на остальных страницах кластера, только выраженный резче: работающая молекулярная биология и работающий процесс не гарантируют места на рынке, если цена альтернативы движется быстрее вашей.