Loading article…
オキサロ酢酸（オキサロ酢酸またはOAAとも呼ばれる）は、化学式HO 2 CC(O)CH 2 CO 2 Hで表される結晶性有機化合物です。オキサロ酢酸は、その共役塩基であるオキサロ酢酸の形で、動物で起こる多くのプロセスにおける代謝中間体です。糖新生、尿素回路、グリオキシル酸回路、アミノ酸合成、脂肪酸合成、クエン酸回路に関与しています。[ 1 ]
オキサロ酢酸は連続的な脱プロトン化を経て二価アニオンを生成する。
高pHでは、エノール化可能なプロトンがイオン化される。
オキサロ酢酸のエノール型は特に安定である。 ケト-エノール互変異性化は、オキサロ酢酸互変異性化酵素によって触媒される。酒石酸塩がフマラーゼの基質である場合にも、トランス-エノール-オキサロ酢酸が出現する。[ 2 ]
オキサロ酢酸は自然界でいくつかの方法で生成される。主な経路は、クエン酸回路においてリンゴ酸デヒドロゲナーゼによって触媒されるL-リンゴ酸の酸化である。リンゴ酸はまた、コハク酸デヒドロゲナーゼによってゆっくりとした反応で酸化され、最初の生成物はエノールオキサロ酢酸である。[ 3 ]また、 ATPの加水分解によって駆動されるピルビン酸と炭酸 の縮合によっても生成される。
植物の葉肉で起こるこのプロセスは、ホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼによって触媒され、ホスホエノールピルビン酸を介して進行する。 オキサロ酢酸は、アスパラギン酸のトランスアミノ化または脱アミノ化によっても生成される。
オキサロ酢酸はクエン酸回路の中間体であり、クエン酸シンターゼの触媒作用によりアセチルCoAと反応してクエン酸を生成する。また、糖新生、尿素回路、グリオキシル酸回路、アミノ酸合成、脂肪酸合成にも関与している。さらに、オキサロ酢酸は複合体IIの強力な阻害剤でもある。
糖新生[ 1 ]は、非炭水化物基質からグルコースを生成する一連の11の酵素触媒反応からなる代謝経路です。このプロセスの開始は、ピルビン酸分子が存在するミトコンドリアマトリックスで起こります。ピルビン酸分子は、 ATPと水分子がそれぞれ1つずつ活性化されたピルビン酸カルボキシラーゼ酵素によってカルボキシル化されます。この反応により、オキサロ酢酸が生成されます。NADHはオキサロ酢酸をリンゴ酸に還元します。この変換は、分子をミトコンドリアから輸送するために必要です。細胞質に入ると、リンゴ酸はNAD+を使用して再びオキサロ酢酸に酸化されます。その後、オキサロ酢酸は細胞質に残り、そこで残りの反応が行われます。オキサロ酢酸はその後、ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼによって脱炭酸およびリン酸化され、グアノシン三リン酸（GTP）をリン酸源として2-ホスホエノールピルビン酸となる。グルコースは、さらに下流のプロセスを経て得られる。
尿素回路は、分解されたアミノ酸から 1 つのアンモニウム分子、アスパラギン酸から別のアンモニウム基、および 1 つの重炭酸イオン分子を使用して尿素を生成する代謝経路です。 [ 1 ]この経路は、一般的に肝細胞で起こります。尿素回路に関連する反応はNADHを生成し、NADH は 2 つの異なる方法で生成できます。これらの 1 つはオキサロ酢酸を使用します。細胞質にはフマル酸分子があります。フマル酸は、酵素フマラーゼの作用によりリンゴ酸に変換されます。リンゴ酸は、リンゴ酸デヒドロゲナーゼによってオキサロ酢酸に作用し、NADH 分子を生成します。その後、トランスアミナーゼは他のケト酸よりもこれらのケト酸を好むため、オキサロ酢酸はアスパラギン酸にリサイクルされます。このリサイクルにより、細胞への窒素の流れが維持されます。
グリオキシル酸回路はクエン酸回路の変異体である。[ 4 ]これは、イソクエン酸リアーゼとリンゴ酸シンターゼという酵素を利用して植物や細菌で起こる同化経路である。この回路のいくつかの中間段階はクエン酸回路とわずかに異なるが、オキサロ酢酸は両方のプロセスで同じ機能を持つ。[ 1 ]これは、この回路でもオキサロ酢酸が主要な反応物および最終生成物として作用することを意味する。実際、オキサロ酢酸はグリオキシル酸回路の正味の生成物である。なぜなら、この回路のループには2分子のアセチルCoAが組み込まれているからである。
以前の段階では、アセチルCoAはミトコンドリアから細胞質へと輸送され、そこで脂肪酸合成酵素が存在します。アセチルCoAはクエン酸として輸送されますが、クエン酸はミトコンドリアマトリックス内でアセチルCoAとオキサロ酢酸から事前に生成されています。この反応は通常、クエン酸回路を開始させますが、エネルギーが必要ない場合は細胞質へと輸送され、そこで細胞質アセチルCoAとオキサロ酢酸に分解されます。
サイクルのもう1つの段階では、脂肪酸の合成にNADPHが必要となる。[ 5 ]この還元力の一部は、ミトコンドリア内層がオキサロ酢酸に対して不透過性である限り、細胞質オキサロ酢酸がミトコンドリアに戻されるときに生成される。まず、オキサロ酢酸はNADHを用いてリンゴ酸に還元される。次に、リンゴ酸は脱炭酸されてピルビン酸になる。このピルビン酸は容易にミトコンドリアに入り、そこでピルビン酸カルボキシラーゼによって再びオキサロ酢酸にカルボキシル化される。このようにして、ミトコンドリアから細胞質へのアセチルCoAの輸送によってNADH分子が生成される。自発的なこの反応全体は、次のように要約できる。
6つの必須アミノ酸と3つの非必須アミノ酸は、オキサロ酢酸とピルビン酸から合成されます。[ 6 ]アスパラギン酸とアラニンは、それぞれグルタミン酸 からのトランスアミノ化によってオキサロ酢酸とピルビン酸から形成されます。アスパラギンは、グルタミンがNH4を供与するアスパラギン酸のアミド化によって合成されます。これらは非必須アミノ酸であり、その単純な生合成経路はすべての生物で起こります。メチオニン、トレオニン、リジン、イソロイシン、バリン、ロイシンは、ヒトとほとんどの脊椎動物の必須アミノ酸であり、オキサロ酢酸はこれらのアミノ酸のいずれにも変換できません。しかし、細菌では複雑で相互接続された生合成経路を介して合成することができます。
オキサロ酢酸は加水分解によりシュウ酸塩を生成する。[ 7 ]
このプロセスはオキサロアセターゼという酵素 によって触媒されます。この酵素は植物には見られますが、動物界には知られていません。[ 8 ]