定義
アナプレロシスは、TCA回路中間体を回路外から補充する反応であり、カタプレロシスは中間体をアミノ酸、糖、脂質、ヘムなどの生合成へ取り出す反応である。TCA回路は燃料を酸化するだけでなく、生合成材料を供給する中心でもあるため、炭素の流入と流出の均衡がアセチルCoAの酸化能力を保つ。
イメージ
TCA回路を周回する車両路線に例えると、途中の車両を生合成工場へ回すと、路線内の車両が減って燃料を運べなくなる。別経路から中間体を補うのがアナプレロシス、工場へ計画的に取り出すのがカタプレロシスである。
仕組み
主要なアナプレロシス反応は、ピルビン酸カルボキシラーゼによる「ピルビン酸 + CO₂ + ATP → オキサロ酢酸」であり、アセチルCoAが同酵素を活性化する。グルタミンはグルタミン酸とα-ケトグルタル酸を経て回路へ入り、プロピオニルCoAはメチルマロニルCoAを経てスクシニルCoAとなる。アスパラギン酸や分岐鎖アミノ酸も中間体を供給する。カタプレロシスでは、クエン酸が細胞質へ出てアセチルCoAと脂肪酸合成へ使われ、オキサロ酢酸やリンゴ酸が糖新生へ、α-ケトグルタル酸とオキサロ酢酸がアミノ酸合成へ、スクシニルCoAがヘム合成へ回る。中間体の濃度そのものより、流入量と流出量の均衡が重要である。
例
絶食時の肝臓では、オキサロ酢酸が糖新生へ引き抜かれるため、アセチルCoAのTCA回路での酸化が制限され、ケトン体産生へ傾く。増殖細胞ではクエン酸やアスパラギン酸を生合成へ大量に使うため、グルタミン由来α-ケトグルタル酸などの補充反応が必要になる。