6-16-2016 updated

とくに断らない限り，このページでは哺乳類の PC について記載する。

グルコースから解糖により生成されるピルビン酸は，以下のような代謝経路を辿る。

1. ピルビン酸デヒドロゲナーゼによってアセチルCoAになる。アセチルCoAはTCA回路に入って酸化されるほか，脂質の合成にも使われる。
2. ピルビン酸カルボキシラーゼによってオキサロ酢酸になる。オキサロ酢酸はTCA回路に入る（この経路を補充反応 alaplerosisという）ほか，糖新生や脂質の合成などにも利用される。

ピルビン酸カルボキシラーゼは2の代謝経路に関わる酵素で，ミトコンドリアに局在する。ATP依存的にピルビン酸 pyruvate のカルボキシル化を行い，オキサロ酢酸 oxaloacetate を生成する。EC 6.4.1.1。反応は以下の2つの式で表される（1）。

ATP + HCO₃^- + Ezn-biotin  <->  Enz-biotin-CO₂ + ADP + Pi

Pyruvate + Enz-biotin-CO₂  <->  Enz-biotin + oxaloacetate

TCA 回路は，大まかに言うとアセチル CoA を酸化しながら電子伝達系に流す NADH を作り出すための経路で，アセチル CoA は完全に酸化されてなくなってしまうわけではなく，オキサロ酢酸として次のサイクルに利用される。

したがって，TCA 回路の中間代謝産物がどこかへ流出していく状況（神経系におけるグルタミン酸合成など）がなければ，この経路に対するオキサロ酢酸の新規供給（補充反応 anaplerosis）はなくてもよい。

以上のことから，PC がオキサロ酢酸を作ることの意義は，1. 糖新生，2. 脂質合成，3. 補充反応，4. その他 にわけて考えることができる。

Wikipedia TCA回路より転載

糖新生は肝臓および腎臓で起こる。以下の反応は主に肝臓でのものである。

> 飢餓条件下では，TCA回路-電子伝達系によるATP産生よりも血糖値の維持が優先される。

> そのため，肝臓ではPCが活性化してオキサロ酢酸を作り，糖新生を行うことで血糖値を維持しようとする（1）。

> インスリンで抑制され，グルカゴンで活性化される（1）。

> 転写調節にはCREB, PPARγ，NF-Y，LXRなどが関わっている（1）。

> PCは脂質合成を促進するが，そのメカニズムはやや複雑である（1）。

: クエン酸 citrate は，ミトコンドリアから細胞質へ輸送される。

: 細胞質で，ATP-citrate lyaseによって再びアセチルCoAとオキサロ酢酸になる。

: アセチルCoAはACCによってマロニルCoAになり，これが脂肪酸合成の原料になる。

> TCA回路からのクエン酸の流出が起こっているので，アセチルCoAとオキサロ酢酸が同程度に必要になってくる。

> これが，脂質合成の際にPCの活性が増大する理由である。ある意味で補充反応とも言える。

> 神経系では，神経伝達物質であるグルタミン酸 Glu が，TCA回路のα-ケトグルタル酸から合成される（1）。

> この反応は，ニューロンではなくアストロサイトで行われている（1）。

: アストロサイトには，他の糖新生酵素の活性が検出できない。

: ニューロンではPCの活性が検出されない。

> 膵臓β細胞では糖新生も脂肪酸合成も行われないが，PCの活性が肝臓や腎臓と同程度に高い（1）。

> PDHとPCによるピルビン酸分解の程度が，インスリン分泌に関わっていると考えられている（1）。

1. Jitrapakdee et al. 2006a (Review). Anaplerotic roles of pyruvate carboxylase in mammalian tissues. Cell Mol Life Sci 63, 843-854.