アミノ酸生合成

アミノ酸生合成は、アミノ酸代謝の同化側面であり、主に中心的な代謝経路から得られるより単純な前駆体からアミノ酸を構築する過程です。ヒトにおいては、この能力は部分的であるため、一部のアミノ酸は非必須アミノ酸として体内で合成されますが、他のアミノ酸は必須アミノ酸として食事から摂取する必要があります。

Definition

アミノ酸生合成とは、中心代謝によって供給される炭素骨格と、他の窒素キャリアによって供与されるアミノ基からアミノ酸を合成する過程であり、ヒトにおいては非必須アミノ酸を産生し、必須アミノ酸は食事から摂取しなければなりません。

Scope

本項目では、非必須アミノ酸が解糖系およびクエン酸回路の中間体からどのように合成されるか、グルタミン酸やグルタミンなどの窒素供与体の役割、およびヒトにおける必須アミノ酸と非必須アミノ酸の区別について説明します。アミノ酸の読み取りとタンパク質への組み立てについては「翻訳」の項目で、その分解については「異化」の項目で扱います。

Core questions

• 非必須アミノ酸の前駆体となる炭素骨格は何ですか？
• 生合成中に窒素はどのように供給されますか？
• なぜヒトは一部のアミノ酸を合成できるのに、他のアミノ酸は合成できないのですか？

Key concepts

• 必須アミノ酸と非必須アミノ酸
• 解糖系およびクエン酸回路からの前駆体
• アミノ基供与体としてのグルタミン酸とグルタミン
• 合成方向へのアミノ基転移反応
• アミド化反応（グルタミンおよびアスパラギン合成）
• 条件付き必須アミノ酸

Mechanisms

非必須アミノ酸は、いくつかの中心代謝産物から合成されます。ピルビン酸、オキサロ酢酸、α-ケトグルタル酸は、合成方向に進行するアミノ基転移反応によって、それぞれアラニン、アスパラギン酸、グルタミン酸に変換され、グルタミン酸がアミノ基供与体として頻繁に機能します。解糖系の3-ホスホグリセリン酸はセリンの前駆体であり、セリンからグリシンとシステインが誘導されます。アミド化反応は、グルタミン酸からグルタミンを、アスパラギン酸からアスパラギンを生成するために2番目の窒素を付加し、後者はアスパラギンシンテターゼによって触媒されます。対照的に、必須アミノ酸の炭素骨格と生合成経路はヒトには存在しないため、これらは食事によって供給されなければなりません。この境界はストレス下や特定の条件下で変化することがあり、条件付き必須アミノ酸が生じます。

Clinical relevance

一部の組織がアミノ酸供給に依存していること、特に食事からの必須アミノ酸の必要性は、栄養科学の根底にあり、特定の腫瘍が特定のアミノ酸を合成できないため、その枯渇に感受性を示す理由を説明するのに役立ちます。本項目は生化学を記述するものであり、個々の食事や治療の決定の根拠となるものではありません。

Evidence & guidelines

生合成経路は、標準的な教科書やレビューで確立された生化学であり、これは臨床ガイドラインの領域ではなく、参照すべきトピックです。

History

個々のアミノ酸への生合成経路は、20世紀半ばの酵素学と微生物遺伝学を通じて解明されました。これには、生合成変異体を用いて経路の段階を順序付ける作業が含まれ、各アミノ酸にどの炭素骨格と窒素供与体が供給されるかを確立しました。

Key figures

• David Greenberg
• Bernard Davis

Seminal works

• wu-2009
• lomelino-2017

Frequently asked questions

アミノ酸を必須にするものは何ですか？

アミノ酸は、体内で十分な量を合成する経路がない場合に必須となり、食事から摂取する必要があります。非必須アミノ酸は、他の代謝産物から体内で合成できます。

非必須アミノ酸の炭素骨格はどこから来るのですか？

それらは主に、ピルビン酸、オキサロ酢酸、α-ケトグルタル酸、3-ホスホグリセリン酸などの解糖系およびクエン酸回路の中間体から来ており、これらはアミノ基を付加することによってアミノ酸に変換されます。