Metabolite of the Week|アラニン

Metabolite of the Weekでは、みなさまの研究にお役立ていただけますよう、代謝物質の機能や役割について紹介をいたします。
今回はアラニン(Alanine)について紹介をいたします。

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アラニン

アラニン

アラニンは中性アミノ酸の一種で、ロイシンとともにタンパク質合成に重要な役割を果たします。アラニンはタンパク質を構成する最も一般的なアミノ酸のひとつです。また、血漿のアラニン含有量は様々な疾患のバイオマーカーであると考えられています。アラニンはヒト体内で合成されるため、必須アミノ酸ではありません。

なぜアラニンは様々な疾患でバイオマーカーとして見出され、細胞を用いた多くの研究においてアラニン制御の異常が検出されるのでしょうか? アラニンはバイオマーカーとしてどの様な役割を果たし、タンパク質合成以外にどの様な経路に関与しているのでしょうか?

  • アラニンは双性イオンです。そのため、ストレス下の細胞で浸透圧調整物質として働き、タンパク質を安定化します。
  • アラニンにはDとLの2つの立体異性体が存在し、甘味受容体を活性化します。L-アラニンと高濃度の核酸の組み合わせはうま味に寄与します。一方、D-アラニンは甘味のみに寄与します。
  • 骨格筋から放出されたアラニンは、肝臓で糖新生の基質として利用されます。肝臓の酵素であるアラニンアミノ基転移酵素(ALT)は、肝臓でアラニンからピルビン酸を生成する反応を触媒し、ピルビン酸は筋肉でグルコースに変換されます。この機構は、『グルコース-アラニンサイクル』として知られています。そのため、アラニンは筋肉の代謝に重要な役割を果たします。
  • この話題は、アラニンからグルコースへの変換だけに留まりません。ALTは、ピルビン酸を生合成するアラニンサイクルにおいて、アラニンからα-ケトグルタル酸へのアミノ基の転移を触媒しますが、このとき副生成物としてグルタミン酸が合成されます。このグルタミン酸も重要なアミノ酸であり、これは筋肉から肝臓、そして腎臓へアンモニアを輸送する機構の一部です。
  • リンパ球のナイーブT細胞およびメモリーT細胞の休止状態から活性化への移行は、細胞外アラニンの取り込みに依存しています。その役割は研究中であり、そのメカニズムはまだ明らかではありませんが、タンパク質合成と同様に糖新生が細胞を活性化する要因のひとつであると考えられています。
  • アラニンラセマーゼは、微生物が持つL-アラニンからD-アラニンへの変換を触媒する酵素であり、ビタミンB6に依存しています。D-アラニンはグラム陽性菌とグラム陰性菌の両方で細胞壁のペプチドグリカン生合成に必要であるため、この機能は細菌の増殖に不可欠です。そのため、私たちのマイクロバイオームをサポートするために重要です。
  • D-アラニンのもうひとつの役割は、D-アミノ酸酸化酵素(DAO)の触媒による過酸化水素の生成です。過酸化水素は抗菌活性に関与します。D-アラニンは主に微生物が生合成します。一方で、DAOは多くの真核生物が持っていますが、微生物は持っていません。そのため、DAOは自然界における哺乳類の防御機構ではないかと考えられています。
  • Ala-Alaはヒトの血液中によく見られるジペプチドで、牛肉に由来すると考えられています。Ala-Alaは甘味を持ち、アンジオテンシン変換酵素Ⅰ(ACE-Ⅰ)を阻害して降圧作用を示します。
  • アラニンは、生化学的特性が異なるβ-アラニンと区別して、α-アラニンと呼ぶのが適切かもしれません。

alanine pathway

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