糖新生Gluconeogenesis

糖以外の物質（乳酸、アミノ酸、グリセロール、脂肪酸）から糖／グルコースが作られる？？　

•

糖新生の場所

• のグルコースが肝臓で作られる85-95%

飢餓あるいはアシドーシスでは• が腎臓で作られる

~50%

小腸の上皮細胞により• が作られる~5%

糖新生の意義飢餓あるいは炭水化物の摂取が少ないために肝グリコーゲンが減少した時に

•血糖を維

する持激しい運動で貯蔵グリコーゲンと脂肪が使われた時に解糖で生じた

•や脂肪の分解

で生じた乳酸

からグルコースを作る

グリセロール

アシドーシスの時、腎におけるプロトンの排出

•

食べたタンパク質を糖質に変換•

乳酸からグルコースへの変換

lactate pyruvate

oxaloacetate glucose

アミノ酸からグルコースへの変換alanineserinecysteine

aspartateasparagine

pyruvate

oxaloacetate

methionineisoleucinevaline

succinyl CoA

glutamateglutaminehistidineprolineariginine

α-ketoglutarate

glucose

ピルビン酸から解糖を逆行してグルコースを作ることはできない．

３ケ所が逆行できない．

ピルビン酸から解糖を逆行してグルコースを作ることはできない．

３ケ所が逆行できない．

GlucokinasePhosphofructokinasePyruvate kinase

ピルビン酸から直接ホスホエノールピルビン酸を作ることはできない．

ADP ATP

phosphoenol-pyruvate(PEP)

ADP ATP

O=C-O-

H-C-OPO32-

CH2

O=C-O-

C=O

CH3

pyruvate kinase

pyruvate

不可逆反応である＝逆行できない

(PA)

解糖

ピルビン酸からオキサロ酢酸を経てホスホエノールピルビン酸を作ることができる．

phosphoenol-pyruvate

(PEP)

ADP ATP

O=C-O-

C-OPO32-

CH2

O=C-O-

C=O

CH3

pyruvate(PA)

解糖

COO-

C=O

CH2

COO-

Oxaloacetate(OAA)

ATPCO2

ADPPi

GDP + Pi + CO3

- GTP

Pyruvate carboxylase

COO-

C=O

CH3

COO-

C=O

CH2

COO-

ATPCO2

ADPPi

Citric acid cycle

ATP

acetyl CoApyruvate oxaloacetate

Gluconeogenesis

ミトコンドリアの酵素

ピルビン酸はミトコンドリア内でオキサロ酢酸になる

ピルビン酸

オキサロ酢酸

リンゴ酸

リンゴ酸

オキサロ酢酸

ピルビン酸

細胞質

オキサロ酢酸は内膜を通れない

マトリックス

“Mt”

“Cyto”

PyruvateCO3

- + ATP

ADP + Pi

GTP

GDP + Pi + CO3

-

NADH

NAD+

NAD+

NADH

pyruvate carboxylase

NADH-linkedmalate

dehydrogenase

PEPcarboxykinase

PEP

OAA

Malate

Malate

OAA

グルコース合成に必要な高エネルギーリン酸結合

ピルビン酸から

(high-energy phosphate bonds)

までOAA 1 ATPからOAA までPEP 1 GTP (=ATP)から3-PG まで1,3-bisPG 1 ATP

からLactose ではGlucose 6 ATP

肝における解糖と糖新生の調節

「ストライヤー生化学」より

フルクトースフルクトースフルクトースフルクトース リン酸リン酸リン酸リン酸

フルクトースフルクトースフルクトースフルクトース

6-

ビスリン酸ビスリン酸ビスリン酸ビスリン酸 1,6-

フフフフルルルルククククトトトトーーーースススス 1,6-ビビビビススススホホホホススススフフフファァァァタタタターーーーゼゼゼゼ

ホホホホススススホホホホフフフフルルルルククククトトトト

ホソホエノールピルビン酸ホソホエノールピルビン酸ホソホエノールピルビン酸ホソホエノールピルビン酸

ピルビン酸ピルビン酸ピルビン酸ピルビン酸

キキキキナナナナーーーーゼゼゼゼ

オオオオキキキキササササロロロロ酸酸酸酸

ピピピピルルルルビビビビンンンン酸酸酸酸キキキキナナナナーーーーゼゼゼゼ

ホホホホススススホホホホエエエエノノノノーーーールルルルピピピピルルルルビビビビンンンン酸酸酸酸キキキキナナナナーーーーゼゼゼゼ

ピピピピルルルルビビビビンンンン酸酸酸酸カカカカルルルルボボボボキキキキシシシシララララーーーーゼゼゼゼ

F-2,6-BP↑↑↑↑AMP ↑↑↑↑ATP↓↓↓↓ククククエエエエンンンン酸酸酸酸↓↓↓↓H+ ↓↓↓↓

F-2,6-BP ↓↓↓↓AMP ↓↓↓↓ククククエエエエンンンン酸酸酸酸↑↑↑↑

F-2,6-BP↑↑↑↑ATP↓↓↓↓アアアアララララニニニニンンンン↓↓↓↓

ADP ↓↓↓↓

アアアアセセセセチチチチルルルルCoA↑↑↑↑ADP↓↓↓↓

解糖系解糖系解糖系解糖系 糖糖糖糖新生系新生系新生系新生系

数段階の反応数段階の反応数段階の反応数段階の反応

糖新生と解糖の調節

F-6-P

Fructose 1,6-bisphosphatase

Phosphofructokinase

ATP

ADP

Pi

H2O

F-2,6-BiP↓ ↓AMP ↑Citrate

F-2,6-BiP↑ ↑AMP ↓ATP ↓Citrate

H ↓+

F-1,6-BP

糖新生と解糖の調節PEP

OAAPyruvate kinase

ADP

ATP ADP + Pi + 2H+

↑Acetyl CoA ↓ADP

F-2,6-BiP↑ ↓ATP ↓alanine

pyruvate

↓ADP

GDP + CO2

ATP + CO2 + H2O

Pyruvate carboxylase

GTP

PEP carboxykinase

グルコース合成の材料の由来

筋肉

血液

肝臓

The Cori Cycle

ピルビン酸

グルコース

乳酸

2 ATPピルビン酸

グルコース

乳酸

6 ATP

グリコーゲン

解糖 糖新生

グルコース合成の材料の由来

筋肉

血液

肝臓

The Alanine Cycle

ピルビン酸

グルコース

アラニン

2 ATPピルビン酸

グルコース

アラニン

6 ATP

グリコーゲン

解糖 糖新生

Glu

α-KG

Glu

α-KG

グルコース合成の材料の由来

筋肉

血液

肝臓ピルビン酸

絶食時

ピルビン酸

アラニン アラニン

Glu

α-KG

Glu

グルタミン グルタミン

α-KG

タンパク質

アミノ酸

NH4+

H2O

Glu

グルコース合成の材料の由来脂肪組織

血液

肝臓グルコース

GAP/DHAP

TGグリセロールリン酸

グルコース

糖新生3 FA

FAグリセロール

グリセロール

GAP

肝臓を含む各種臓器へ

グルコース合成の材料の由来脂肪組織

血液

肝臓グルコース

GAP/DHAP

TGグリセロールリン酸

グルコース

糖新生3 FA

FAグリセロール

グリセロール

GAP

各種組織へ

解糖か糖新生か

F-6-P

Fructose 1,6-bisphosphatase

Phosphofructokinase

ATP

ADP

Pi

H2O ↑AMP↓Citrate↑F-2,6-BiP

↓AMP↑Citrate↓F-2,6-BiP

F-1,6-BP

とGlycolysis の相違点gluconeogenesis

• Hexokinase vs. glucose 6-phosphatase• Phosphofructokinase vs. fructose 1,6-

bisphosphatase• Pyruvate kinase vs. pyruvate

carboxylase & phosphoenolpyruvatecarboxykinase

交換輸送体系

リンゴ酸リンゴ酸

2-

リンゴ酸

2-

クエン酸2-

2- + H+

ケトグルタル酸α- 2-

ジカルボン酸輸送体

トリカルボン酸輸送体

HPO42-

ケトグルタル酸輸送体

内膜 内側外側

α-

リンゴ酸シャトル