糖原性アミノ酸からクエン酸回路・糖新生への代謝【生化学】
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皆さんこんにちは。
私たちは「炭水化物」「脂質」「たんぱく質」をエネルギー源にして生きています。
炭水化物、脂質はエネルギー源として利用するメカニズムは、
グルコースの解糖系と、アセチルCoAのクエン酸回路と有名ですが、
タンパク質にもカロリーがある以上、
タンパク質つまりは、アミノ酸もエネルギーとして利用することが可能です。
アミノ酸は、その代謝方法の違いから
- 糖原性アミノ酸
- ケト原性アミノ酸
に分けることができます。
今回は、
「糖原性アミノ酸の代謝」について解説していきます！
ケト原性アミノ酸の解説は以下の記事で解説しています！
糖原性アミノ酸とケト原性アミノ酸
まず、最初にアミノ酸は代謝され方によって、
「糖原性アミノ酸」と「ケト原性アミノ酸」の2つに分けることができます。
糖原性アミノ酸は、クエン酸回路を通って最終的にオキサロ酢酸になり、
オキサロ酢酸から糖新生によって糖に作り変えられるアミノ酸です。
一方で、ケト原性アミノ酸は、アセト酢酸またはアセチルCoAになって、
脂肪酸に作り変えられるアミノ酸です。
ヒトの代謝に用いられる20種類の中には、
- ケト原性アミノ酸の性質しか持たないもの
- 糖原性アミノ酸の性質しか持たないもの
- 両方の性質を持つもの
があります。
ケト原性アミノ酸と糖原性アミノ酸でのアミノ酸の分類
ケト原性アミノ酸の性質しか持たないアミノ酸は、
「ロイシン」「リジン」
糖原性アミノ酸の性質しか持たないアミノ酸は、
「アラニン」「グリシン」「システイン」「スレオニン」「セリン」「バリン」「メチオニン」「アスパラギン」「アスパラギン酸」「アルギニン」「グルタミン」「グルタミン酸」「ヒスチジン」「プロリン」
両方の性質をもつアミノ酸は、
「トリプトファン」「イソロイシン」「フェニルアラニン」「チロシン」
です。
糖原性アミノ酸の代謝
糖原性アミノ酸は、以下のいずれかの方法でオキサロ酢酸に行き着きます。
- 「ピルビン酸」からピルビン酸カルボキシラーゼによって「オキサロ酢酸」に変換される
- 「2-オキソグルタル酸」「スクニシルCoA」「フマル酸」「オキサロ酢酸」のどれか形でクエン酸回路に入って最終的に「オキサロ酢酸」に行き着く
その後、オキサロ酢酸から「ホスホエノールピルビン酸」に変換され、糖新生に進んでいき、最終的には糖になります。
ピルビン酸→オキサロ酢酸と変換される糖原性アミノ酸
ピルビン酸に変換される糖原性アミノ酸は、
「スレオニン」「グリシン」「セリン」「システイン」「アラニン」「トリプトファン」
があります。
スレオニン、グリシン、セリンは、
「スレオニン→グリシン→セリン→ピルビン酸」という順番で、同じ代謝経路を通ってピルビン酸までたどり着きます。
システイン、アラニンは、
個別の代謝経路を通って、ピルビン酸にたどり着きます。
トリプトファンは、
アセト酢酸に代謝されるため、どちらかと言うとケト原性アミノ酸ですが、
アセト酢酸に代謝される過程で、アラニンを合成するため糖原性アミノ酸としても数えられます。
ここで生成されたピルビン酸は、クエン酸回路には入らず
ピルビン酸カルボキシラーゼによって、オキサロ酢酸に直接に変換されます。
2-オキソグルタル酸からクエン酸回路に入ってオキサロ酢酸になる糖原性アミノ酸
2-オキソグルタル酸に変換されるアミノ酸は、
「アルギニン」「ヒスチジン」「プロリン」「グルタミン」「グルタミン酸」
があります。
この代謝経路では、アルギニン、ヒスチジン、プロリン、グルタミンは全て、一度「グルタミン酸」に変換されます。
その後、「グルタミン酸→2-オキソグルタル酸」と変換されます。
2-オキソグルタル酸からクエン酸回路に入りオキサロ酢酸に変換され、
糖新生に向かいます。
スクニシルCoAからクエン酸回路に入ってオキサロ酢酸になる糖原性アミノ酸
スクニシルCoAに変換されるアミノ酸には、
「バリン」「イソロイシン」「メチオニン」があります。
バリン、イソロイシン、メチオニンの3つはどれも独自の代謝経路を通って、
「プロニオルCoA」に変換され、その後「スクニシルCoA」になります。
スクニシルCoAは、クエン酸回路でオキサロ酢酸に変換され、糖新生に向かいます。
フマル酸からクエン酸回路に入ってオキサロ酢酸になる糖原性アミノ酸
フマル酸に変換される糖原性アミノ酸は、
「フェニルアラニン」「チロシン」があります。
フェニルアラニン、チロシンは、
同じ代謝系路上にあり、まず「フェニルアラニン→チロシン」と変換されます。
その後は、チロシンが最終的に「フマル酸」と「アセト酢酸」に変換されます。
フマル酸は、クエン酸回路に入ってオキサロ酢酸に変換されて糖新生に進む一方で、
アセト酢酸にも変換されるため、ケト原性アミノ酸にも含まれます。
オキサロ酢酸にダイレクトになる糖原性アミノ酸
クエン酸回路を介さずにダイレクトにオキサロ酢酸になれる糖原性アミノ酸は、
「アスパラギン」「アスパラギン酸」があります。
この代謝経路では、
「アスパラギン→アスパラギン酸→オキサロ酢酸」と変換されていきます。
オキサロ酢酸はその後、解糖系に向かいます。
まとめ
今回は、糖原性アミノ酸の代謝について解説していきました。
- 糖原性アミノ酸はオキサロ酢酸から糖新生されるアミノ酸
- ピルビン酸からオキサロ酢酸に変換される代謝経路
- クエン酸回路に入ってオキサロ酢酸に変換される代謝経路
糖原性アミノ酸の代謝経路だけを知っても何に使えるのかといえばかなり難しいですが、
今後、他の代謝を理解する上で重要な知識になるので全体の流れだけでも頭に入れておくといいのではないかと思います！
ケト原性アミノ酸の代謝については以下の記事にて解説しています！
それでは！
