メチルクエン酸回路

メチルクエン酸回路（MCC ）は、奇数鎖脂肪酸のβ酸化によってプロピオニルCoAが生成され、最終生成物であるコハク酸とピルビン酸に分解されるメカニズムです。^{[1]メチルクエン酸回路は、}クエン酸回路とグリオキシル酸回路の両方と密接に関連しており、基質、酵素、生成物を共有しています。^{[2]メチルクエン酸回路は、細菌から有毒な}プロピオニルCoAを解毒する機能があり、細菌のプロピオン酸代謝に重要な役割を果たしています。不完全なプロピオニルCoA代謝は細菌の有毒代謝物の蓄積につながる可能性があるため、メチルクエン酸回路の機能は重要な生物学的プロセスです。^[3]

メチルクエン酸回路の中間体である2-メチルイソクエン酸は、1886年に4つの異性体の混合物として初めて合成されました。メチルクエン酸回路の経路は、1973年まで真菌で発見されませんでしたが、まだ完全には理解されていませんでした。 ^{[4]もともと、メチルクエン酸回路は、}カンジダ・リポリティカやアスペルギルス・ニデュランスなどの真菌種にのみ存在すると考えられていました。1999年に、メチルクエン酸回路はサルモネラ・エンテリカや大腸菌にも存在することが判明しました。^[5]さまざまな真菌や細菌株の発達と機能におけるメチルクエン酸回路の役割、およびグリオキシル酸回路と関連したその毒性特性については、多くの研究が行われてきました。^[6]

メチルクエン酸回路には、以下に概説するように3つの基本的なステップがあります。さらに、そのメカニズムは、反応物、生成物、中間体、および酵素とともに示されています。^[7]

このプロセスに関与する主な酵素は、ステップ 1 のメチルクエン酸合成酵素 (MCS)、ステップ 2 のメチルクエン酸脱水酵素 (MCD)、およびステップ 3 の 2-メチルイソクエン酸リアーゼ (MCL) です。メチルクエン酸回路の最初のステップで酵素メチルクエン酸合成酵素をコードする PrpC 遺伝子は、このプロセスにおけるプロピオン酸代謝を担う遺伝子です。この遺伝子がなければ、メチルクエン酸回路と最終的な代謝は起こらず、異化が起こります。^[9]メチルクエン酸回路の反応は、クエン酸回路およびグリオキシル酸回路と重なり合い、絡み合っています。奇数鎖脂肪酸の酢酸およびプロピオン酸は、 β 酸化回路によって分解されてアセチル CoA を形成し、これがクエン酸回路によってさらに酸化され、プロピオニル CoA がメチルクエン酸回路によって酸化されます。基質のオキサロ酢酸はクエン酸回路とグリオキシル酸回路によって生成され、生成物のコハク酸はメチルクエン酸回路から取り出され、クエン酸回路で使用されます。^[10]

メチルクエン酸回路の主な生成物の一つはピルビン酸です。このピルビン酸は代謝酵素によってエネルギーやバイオマス形成に利用されます。^[11]もう一つの主要生成物であるコハク酸はクエン酸回路で使用され、反応を前進させ、回路を再開するのに役立ちます。コハク酸はクエン酸回路とグリオキシル酸回路によって使用され、メチルクエン酸回路を開始するために必要な重要な基質の一つであるオキサロ酢酸を生成します。

^{[1] [2] [3] [4] [5] [6]}