定義
分岐鎖アミノ酸代謝は、必須アミノ酸であるロイシン、イソロイシン、バリンを分岐鎖アミノ酸アミノ基転移酵素で対応するα-ケト酸へ変換し、分岐鎖α-ケト酸脱水素酵素複合体で不可逆的に酸化脱炭酸する過程である。多くのアミノ酸と異なり、初期分解は肝臓よりも骨格筋などの肝外組織で活発である。炭素骨格はエネルギー産生へ、アミノ基はアラニンやグルタミン形成へ利用される。
イメージ
三つの分岐鎖アミノ酸は共通の入口から処理されるが、最後に入る代謝経路は異なる。筋肉で使われやすい燃料と窒素源であり、ロイシンは栄養状態を細胞へ伝える合図としても働く。
仕組み
分岐鎖アミノ酸アミノ基転移酵素は、分岐鎖アミノ酸のアミノ基をα-ケトグルタル酸へ移し、グルタミン酸と分岐鎖α-ケト酸を作る。次に分岐鎖α-ケト酸脱水素酵素複合体が酸化的脱炭酸を行い、アシルCoA誘導体へ変換する。ロイシンはアセチルCoAとアセト酢酸へ至る純ケト原性アミノ酸、バリンはスクシニルCoAへ至る糖原性アミノ酸、イソロイシンは両方の性質を持つ。分岐鎖α-ケト酸脱水素酵素複合体は、専用キナーゼによるリン酸化で不活化され、ホスファターゼによる脱リン酸化で活性化される。ロイシンはmTORC1を介してタンパク質合成へ栄養シグナルを伝える。
例
運動中の骨格筋では分岐鎖アミノ酸の炭素骨格が酸化され、アミノ基はアラニンやグルタミンとして他臓器へ運ばれる。分岐鎖α-ケト酸脱水素酵素より下流の共同反応が障害されると、三種の分岐鎖アミノ酸と対応するα-ケト酸が蓄積し、神経系へ障害を及ぼし得る。