Sekundærmetabolisme

Sekundærmetabolisme er betegnelsen for metaboliske molekyler som ikke er direkte nødvendige for vækst, udvikling eller reproduktion, i modsætning til primærmetabolisme, der omfatter grundlæggende livsprocesser. Sekundære metabolitter produceres ofte senere i udviklingen eller som svar på miljømæssige stimuli og økologiske interaktioner.

Disse stoffer er udbredt hos planter, svampe, bakterier og marine organismer og viser ofte artsspecifik eller gruppevis forekomst. Biosyntesen er i høj grad afledt af primære veje som shikimatsyrevejen, terpenoidveje og polyketid-/peptidveje, men adskiller sig ved at bruge specialiserede enzymer og regulerede trin. Hos mikroorganismer ses ofte biosyntetiske klustre af gener, der rummer modularisering gennem polyketid-syntaser og ikke-ribosomale peptid-syntaser.

Funktionerne omfatter forsvar mod herbivorer og patogener, tiltrækning af bestøvere gennem duft- og farvestoffer, konkurrence og kommunikation i økosystemet. Sekundære metabolitter kan derfor være giftige, antimikrobielle, eller fungere som signalstoffer i økologiske interaktioner. Eksempler inkluderer alkaloider som morfin og koffein, terpener som mentol og artemisinin, og fenoliske forbindelser som flavonoider; også polyketider og ikke-ribosomale peptider som penicillin og erythromycin samt pigmentet carotenoid.

Økonomisk og medicinsk har sekundære metabolitter stor betydning og bruges blandt andet som lægemidler, smagsstoffer, dufte og farvestoffer. Evolutionært ses disse molekyler ofte i kluster, med diversificering gennem duplikation og horisontal genoverførsel i visse grupper. Forskning og bioteknologiske indsatser inden for metabolisk ingeniørkunst arbejder med at optimere produktionen af værdifulde sekundære metabolitter i heterologe værtsorganismer.