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メバロン酸経路は、イソプレノイド経路またはHMG-CoA還元酵素経路としても知られており、真核生物、古細菌、および一部の細菌に存在する必須の代謝経路です。[ 1 ]この経路は、イソペンテニルピロリン酸（IPP）とジメチルアリルピロリン酸（DMAPP）と呼ばれる2つの5炭素構成要素を生成し、これらはコレステロール、ビタミンK、補酵素Q10、およびすべてのステロイドホルモンなど、30,000を超える多様な生体分子であるイソプレノイドの合成に使用されます。[ 2 ]
メバロン酸経路はアセチルCoAから始まり、IPPとDMAPPの生成で終わります。[ 3 ]この経路は、コレステロール低下薬の一種であるスタチンの標的として最もよく知られています。スタチンは、メバロン酸経路内のHMG-CoA還元酵素を阻害します。
真核生物、古細菌、真正細菌のメバロン酸経路はすべて同じ方法で始まります。この経路の唯一の炭素源はアセチルCoAです。最初のステップでは、2つのアセチルCoA分子が縮合してアセトアセチルCoAが生成されます。続いて2回目の縮合が行われ、HMG-CoA（3-ヒドロキシ-3-メチルグルタリル-CoA）が生成されます。HMG-CoAの還元により（R）-メバロン酸が生成されます。これら最初の3つの酵素ステップは、メバロン酸経路の上流と呼ばれます。[ 4 ]
(R)-メバロン酸をIPPとDMAPPに変換するメバロン酸経路の下位には3つの変異体がある。真核生物では、メバロン酸は5-OH位で2回リン酸化され、その後脱炭酸されてIPPが生成される。[ 4 ] Haloferax volcaniiなどの一部の古細菌では、メバロン酸は5-OH位で1回リン酸化され、脱炭酸されてイソペンテニルリン酸（IP）が生成され、最後に再びリン酸化されてIPPが生成される（古細菌メバロン酸経路I）。[ 5 ] Thermoplasma acidophilumに見られる3番目のメバロン酸経路変異体では、メバロン酸が3-OH位でリン酸化され、続いて5-OH位でリン酸化される。結果として生じる代謝産物であるメバロン酸-3,5-ビスリン酸は、IPに脱炭酸され、最後にリン酸化されてIPPが生成される（古細菌メバロン酸経路II）。[ 6 ] [ 7 ]
SREBP（ステロール調節エレメント結合タンパク質-1および-2）の活性化により、 DNA転写調節を介していくつかの重要な酵素が活性化される。この細胞内センサーは低コレステロールレベルを検出し、HMG-CoA還元酵素経路による内因性産生を刺激するとともに、LDL受容体のアップレギュレーションによりリポタンパク質の取り込みを増加させる。この経路の調節は、mRNAの翻訳速度、還元酵素の分解、およびリン酸化を制御することによっても達成される。[ 1 ]
メバロン酸経路を標的とする薬剤は数多く存在する。
メバロン酸経路に影響を与える疾患は数多く存在する。
植物、ほとんどの細菌、およびマラリア原虫などの一部の原生動物は、メチルエリトリトールリン酸（MEP）経路または非メバロン酸経路と呼ばれる代替経路を使用してイソプレノイドを生成する能力を持っています。[ 9 ]メバロン酸経路とMEP経路の両方の出力は、IPPとDMAPPで同じですが、アセチルCoAをIPPに変換する酵素反応は全く異なります。2つの代謝経路間の相互作用は、13C-グルコース同位体を使用して研究できます。 [ 10 ]高等植物では、MEP経路は色素体で機能し、メバロン酸経路は細胞質で機能します。[ 9 ] MEP経路を含む細菌の例には、大腸菌や結核菌などの病原体が含まれます。