クエン酸サイクルにおける基質レベルのリン酸化の重要性の再考*

ほぼ50年間、動物の代謝の学生は、クレブスクエン酸サイクルの基質レベルのリン酸化がGTPを生成し、その後、ヌクレオシドジフォン酸キナーゼによって触媒されたADPとのトランスリン酸化を受けるGTPを生成することを教えられてきました。過去10年間の研究により、動物は一部の組織におけるGDP形成酵素の活性を超えるADP形成コハク酸コアリガーゼも発現することが明らかになりました。ここでは、GTPの主な運命がADPとのトランスリン酸化とはならないと主張します。むしろ、異なるヌクレオチド特異性を持つ2つのコハク酸コアリガーゼが進化し、クエン酸サイクルを含む中心代謝経路をよりよく統合および調節しています。基質レベルのリン酸化、ATPおよび/またはGTPの産物は、酸化的リン酸化によって作られたATPとは異なるリン酸化電位を持つヌクレオチドのプールを表し、ミトコンドリアおよび細胞内の特定のニーズを満たすようにチャネル化される可能性があります。該当するメカニズムと組織でどのように変化するかを判断するには、さらなる研究が必要です。

For nearly 50 years, students of metabolism in animals have been taught that a substrate-level phosphorylation in the Krebs citric acid cycle produces GTP that subsequently undergoes a transphosphorylation with ADP catalyzed by nucleoside diphosphate kinase. Research in the past decade has revealed that animals also express an ADP-forming succinate-CoA ligase whose activity exceeds that of the GDP-forming enzyme in some tissues. Here I argue that the primary fate of GTP is unlikely to be transphosphorylation with ADP. Rather, two succinate-CoA ligases with different nucleotide specificities have evolved to better integrate and regulate the central metabolic pathways that involve the citric acid cycle. The products of substrate-level phosphorylation, ATP and/or GTP, may represent a pool of nucleotide that has a different phosphorylation potential than the ATP made by oxidative phosphorylation and may be channeled to meet specific needs within mitochondria and the cell. Further research is needed to determine the applicable mechanisms and how they vary in tissues.