補充反応

補充反応、または補充法は、ハンス・コーンバーグによって造語され、ギリシャ語のἀνά =「上へ」とπληρόω =「満たす」に由来する化学反応であり、代謝経路の中間体を形成する。その例として、クエン酸回路（TCA回路）が挙げられる。呼吸のためのこの回路の通常の機能では、TCA中間体の濃度は一定に保たれるが、多くの生合成反応でもこれらの分子が基質として利用される。補充法とは、生合成のために抽出されたTCA回路の中間体を補充する行為である（補充反応と呼ばれる）。

TCAサイクルは代謝の中心であり、エネルギー産生と生合成の両方において中心的な役割を果たしている。そのため、細胞がミトコンドリア内のTCAサイクル代謝物の濃度を調節することは極めて重要である。細胞代謝の恒常性を維持するためには、補充代謝フラックスと分解代謝フラックスのバランスが取れていなければならない。^{[ 1 ]}

補充反応に分類される主要な反応は5つあり、その中でもピルビン酸からオキサロ酢酸が生成される反応が生理学的に最も重要であると推定されている。

リンゴ酸は、細胞質ゾル中のPEPカルボキシラーゼとリンゴ酸デヒドロゲナーゼによって生成される。ミトコンドリアマトリックス中のリンゴ酸は、ピルビン酸（リンゴ酸酵素によって触媒される）またはオキサロ酢酸の生成に利用され、どちらもクエン酸回路に入ることができる。

グルタミンは、さまざまな細胞種における補充反応中に「グルタミン分解」を介してオキサロ酢酸を生成するためにも使用され、これは多くのc-Myc形質転換細胞でも見られます。^{[ 3 ]}補充酵素は、細胞質シグナル分子の生成を助けることによって、インスリン分泌の代替経路を媒介します。 ^{[ 4 ]}インスリンを分泌して血糖値を調節する膵臓β細胞には、高濃度のピルビン酸カルボキシラーゼが含まれています。^{[ 4 ]}低酸素誘導因子-1βを持たないβ細胞では、インスリン分泌と補充活性の低下が見つかっています。 ^{[ 5 ]}

ピルビン酸カルボキシラーゼ欠損症は、アナプレロシスが著しく低下する遺伝性代謝疾患である。奇数炭素を含むトリグリセリドであるトリヘプタノインなどの他のアナプレロシス基質は、この疾患の治療に使用できる。^{[ 6 ]}