アミノ酸の分解：炭素骨格の運命；アミノ酸代謝におけるビタミンの役割

🧠 アミノ酸の炭素骨格 carbon skeleton 炭素骨格（carbon skeleton） carbon skeleton（炭素骨格） は、ピルビン酸またはクエン酸回路 citric acid cycle (TCA cycle) クエン酸回路（citric acid cycle (TCA cycle)） citric acid cycle (TCA cycle)（クエン酸回路） 中間体として糖新生へ寄与するか、アセチルCoA・アセトアセチルCoAとしてケト原性 ketogenic ケト原性（ketogenic） ketogenic（ケト原性） に振り分けられる、と読む。 ビタミンはこの過程の随所で補酵素 coenzyme 補酵素（coenzyme） coenzyme（補酵素） として働く：葉酸は1炭素単位 one-carbon unit 炭素単位（one-carbon unit） one-carbon unit（炭素単位） の運搬、B12はメチル基転移 methyl group transfer メチル基転移（methyl group transfer） methyl group transfer（メチル基転移） とメチルマロニルCoA methylmalonyl-CoA メチルマロニルCoA（methylmalonyl-CoA） methylmalonyl-CoA（メチルマロニルCoA） 代謝、B6はアミノ基転移 transamination アミノ基転移（transamination） transamination（アミノ基転移） とホモシステイン homocysteine ホモシステイン（homocysteine） homocysteine（ホモシステイン） の処理。分枝鎖アミノ酸branched-chain amino acid, BCAA 分枝鎖アミノ酸（branched-chain amino acid, BCAA）branched-chain amino acid, BCAA（分枝鎖アミノ酸） の代謝異常とB12/葉酸欠乏（高ホモシステイン血症Hyperhomocysteinemia高ホモシステイン血症（Hyperhomocysteinemia）Hyperhomocysteinemia（高ホモシステイン血症））が臨床的ハイライト。

糖原性アミノ酸とケト原性アミノ酸

糖原性glucogenic 糖原性（glucogenic）glucogenic（糖原性） とは、炭素骨格carbon skeleton 炭素骨格（carbon skeleton）carbon skeleton（炭素骨格） がピルビン酸またはクエン酸回路 citric acid cycle (TCA cycle) クエン酸回路（citric acid cycle (TCA cycle)） citric acid cycle (TCA cycle)（クエン酸回路） 中間体を正味で補充し、糖新生へ回せることをいう。アセチルCoA・アセトアセチルCoAだけを生じる炭素骨格 carbon skeleton 炭素骨格（carbon skeleton） carbon skeleton（炭素骨格） は、哺乳類mammal 哺乳類（mammal）mammal（哺乳類） ではグルコースの正味合成に寄与しない。¹

💡 なぜアセチルCoAはグルコースにならないのか。 ピルビン酸脱水素酵素pyruvate dehydrogenase ピルビン酸脱水素酵素（pyruvate dehydrogenase）pyruvate dehydrogenase（ピルビン酸脱水素酵素） の反応は不可逆で、アセチルCoAの2炭素がクエン酸回路 citric acid cycle (TCA cycle) クエン酸回路（citric acid cycle (TCA cycle)） citric acid cycle (TCA cycle)（クエン酸回路） に入っても1周で2分子のCO₂として出ていくため、オキサロ酢酸oxaloacetate オキサロ酢酸（oxaloacetate）oxaloacetate（オキサロ酢酸） が正味で増えないからである。

1炭素単位の転移：葉酸系

多くのアミノ酸代謝反応で、1つの炭素単位 one-carbon unit 炭素単位（one-carbon unit） one-carbon unit（炭素単位） （メチル基methyl groupメチル基（methyl group）methyl group（メチル基）・メチレン基methylene groupメチレン基（methylene group）methylene group（メチレン基）・ホルミル基formyl group ホルミル基（formyl group）formyl group（ホルミル基） など）の受け渡しが必要になる。この運搬を担うのがテトラヒドロ葉酸tetrahydrofolate (THF)テトラヒドロ葉酸（tetrahydrofolate (THF)）tetrahydrofolate (THF)（テトラヒドロ葉酸）。

⭐ セリンが1炭素単位 one-carbon unit 炭素単位（one-carbon unit） one-carbon unit（炭素単位） の主要な供給源。 セリンヒドロキシメチルトランスフェラーゼserine hydroxymethyltransferase (SHMT) セリンヒドロキシメチルトランスフェラーゼ（serine hydroxymethyltransferase (SHMT)）serine hydroxymethyltransferase (SHMT)（セリンヒドロキシメチルトランスフェラーゼ） が、セリンの側鎖炭素 side-chain carbon 側鎖炭素（side-chain carbon） side-chain carbon（側鎖炭素） をテトラヒドロ葉酸 tetrahydrofolate (THF) テトラヒドロ葉酸（tetrahydrofolate (THF)） tetrahydrofolate (THF)（テトラヒドロ葉酸） に渡してグリシン＋N5,N10-メチレンテトラヒドロ葉酸 tetrahydrofolate (THF) テトラヒドロ葉酸（tetrahydrofolate (THF)） tetrahydrofolate (THF)（テトラヒドロ葉酸） を作る。この反応が細胞内の1炭素プールを支える中心的な入口。

• テトラヒドロ葉酸tetrahydrofolate (THF) テトラヒドロ葉酸（tetrahydrofolate (THF)）tetrahydrofolate (THF)（テトラヒドロ葉酸） の誘導体（N5-メチル体、N5,N10-メチレン体、N10-ホルミル体など）は、相互変換されながらプリン合成 purine synthesisプリン合成（purine synthesis） purine synthesis（プリン合成）・チミジル酸合成thymidylate synthesisチミジル酸合成（thymidylate synthesis）thymidylate synthesis（チミジル酸合成）・メチオニン再生methionine regeneration メチオニン再生（methionine regeneration）methionine regeneration（メチオニン再生） などに1炭素単位 one-carbon unit 炭素単位（one-carbon unit） one-carbon unit（炭素単位） を供給する。

グリシンの直接脱アミノ化：グリシン開裂系

flowchart TD
  GLY["グリシン"] -->|"<span class='jp-term jp-term-diagram' title='glycine cleavage system'>グリシン開裂系</span>（ミトコンドリアの複合酵素）<br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='pyridoxal phosphate'>ピリドキサールリン酸</span>・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='lipoic acid'>リポ酸</span>・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='flavin adenine dinucleotide'>FAD</span><br>NAD⁺ → NADH<br>カルボキシ基が CO₂ に"| CO2["CO₂"]
  GLY -->|"<span class='jp-term jp-term-diagram' title='glycine cleavage system'>グリシン開裂系</span><br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='amino group'>アミノ基</span>が NH₃ に"| NH3["NH₃"]
  GLY -->|"<span class='jp-term jp-term-diagram' title='glycine cleavage system'>グリシン開裂系</span><br>α炭素を1<span class='jp-term jp-term-diagram' title='one-carbon unit'>炭素単位</span>として渡す"| MTHF["N5,N10-メチレン<span class='jp-term jp-term-diagram' title='tetrahydrofolate (THF)'>テトラヒドロ葉酸</span>"]
  THF["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='tetrahydrofolate (THF)'>テトラヒドロ葉酸</span>"] -->|"<span class='jp-term jp-term-diagram' title='glycine cleavage system'>グリシン開裂系</span><br>1<span class='jp-term jp-term-diagram' title='one-carbon unit'>炭素単位</span>を受け取る"| MTHF

グリシン開裂系glycine cleavage system グリシン開裂系（glycine cleavage system）glycine cleavage system（グリシン開裂系） が欠けるとグリシンが脳と血中に溜まり、新生児期neonatal period 新生児期（neonatal period）neonatal period（新生児期） の重篤な神経症状を来す（非ケトン性高グリシン血症nonketotic hyperglycinemia非ケトン性高グリシン血症（nonketotic hyperglycinemia）nonketotic hyperglycinemia（非ケトン性高グリシン血症））。

ヒスチジン・スレオニンの代謝

ヒスチジンhistidine ヒスチジン（histidine）histidine（ヒスチジン） は分解の一部でグルタミン酸へ合流するとともに、1炭素単位 one-carbon unit 炭素単位（one-carbon unit） one-carbon unit（炭素単位） （ホルムイミノ基）をテトラヒドロ葉酸 tetrahydrofolate (THF) テトラヒドロ葉酸（tetrahydrofolate (THF)） tetrahydrofolate (THF)（テトラヒドロ葉酸） へ供与する。

flowchart TD
  HIS["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='histidine'>ヒスチジン</span>"] -->|"<span class='jp-term jp-term-diagram' title='histidine ammonia-lyase'>ヒスチジンアンモニアリアーゼ</span><br>NH₃を遊離"| URO["ウロカニン酸"]
  URO -->|"ウロカナーゼなど<br>（2段階）"| FIGLU["ホルムイミノグルタミン酸<br>FIGLU"]
  FIGLU -->|"ホルムイミノトランスフェラーゼ<br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='tetrahydrofolate (THF)'>テトラヒドロ葉酸</span>がホルムイミノ基を受け取る"| GLU["グルタミン酸"]

• 葉酸が欠乏すると最後の段階が進まずホルムイミノグルタミン酸が尿中に増える。これが葉酸欠乏の診断に使われたヒスチジン histidine ヒスチジン（histidine） histidine（ヒスチジン） 負荷試験 challenge test 負荷試験（challenge test） challenge test（負荷試験） の基盤である。
• スレオニンthreonineスレオニン（threonine）threonine（スレオニン）: 複数の経路で分解されうる複雑な代謝（グリシンやアセチルCoA、プロピオニルCoApropionyl-CoA プロピオニルCoA（propionyl-CoA）propionyl-CoA（プロピオニルCoA） などに至る）。

葉酸・コバラミン（B12）・B6の相互関係

3つのビタミンは、独立した経路でありながらメチオニン methionineメチオニン（methionine） methionine（メチオニン）・ホモシステインhomocysteine ホモシステイン（homocysteine）homocysteine（ホモシステイン） の周りで密接にリンクする。

flowchart TD
  THF["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='tetrahydrofolate (THF)'>テトラヒドロ葉酸</span>"] -->|"<span class='jp-term jp-term-diagram' title='serine hydroxymethyltransferase (SHMT)'>セリンヒドロキシメチルトランスフェラーゼ</span><br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='pyridoxal phosphate'>ピリドキサールリン酸</span>（B6）<br>セリン → グリシン"| MTHF["N5,N10-メチレン<span class='jp-term jp-term-diagram' title='tetrahydrofolate (THF)'>テトラヒドロ葉酸</span>"]
  MTHF -->|"メチレン<span class='jp-term jp-term-diagram' title='tetrahydrofolate (THF)'>テトラヒドロ葉酸</span>還元酵素 <span class='jp-term jp-term-diagram' title='methylenetetrahydrofolate reductase'>MTHFR</span><br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (reduced)'>NADPH</span><br>生理的にほぼ不可逆"| METHF["N<span class='jp-term jp-term-diagram' title='5-methyltetrahydrofolate'>5-メチルテトラヒドロ葉酸</span>"]
  METHF -->|"<span class='jp-term jp-term-diagram' title='methionine synthase'>メチオニン合成酵素</span><br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='methylcobalamin'>メチルコバラミン</span>（B12）<br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='methyl group'>メチル基</span>を<span class='jp-term jp-term-diagram' title='homocysteine'>ホモシステイン</span>へ渡す"| THF
  MTHF -->|"<span class='jp-term jp-term-diagram' title='thymidylate synthase'>チミジル酸合成酵素</span><br>dUMP → dTMP（<span class='jp-term jp-term-diagram' title='deoxyribonucleic acid'>DNA</span>合成）"| DHF["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='dihydrofolate (DHF)'>ジヒドロ葉酸</span>"]
  DHF -->|"<span class='jp-term jp-term-diagram' title='dihydrofolate reductase (DHFR)'>ジヒドロ葉酸還元酵素</span><br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (reduced)'>NADPH</span>"| THF
  HCY["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='homocysteine'>ホモシステイン</span>"] -->|"<span class='jp-term jp-term-diagram' title='methionine synthase'>メチオニン合成酵素</span><br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='methylcobalamin'>メチルコバラミン</span>（B12）"| MET["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='methionine'>メチオニン</span>"]
  MET -->|"<span class='jp-term jp-term-diagram' title='methionine'>メチオニン</span>アデノシルトランスフェラーゼ<br>ATP"| SAM["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='S-adenosylmethionine'>S-アデノシルメチオニン</span><br>（主要な<span class='jp-term jp-term-diagram' title='methyl group'>メチル基</span><span class='jp-term jp-term-diagram' title='donor'>供与体</span>）"]
  SAM -->|"<span class='jp-term jp-term-diagram' title='methyltransferase'>メチル基転移酵素</span><br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='deoxyribonucleic acid'>DNA</span>・タンパク質・リン脂質などをメチル化"| SAH["S-<span class='jp-term jp-term-diagram' title='S-adenosylhomocysteine'>アデノシルホモシステイン</span>"]
  SAH -->|"<span class='jp-term jp-term-diagram' title='Hydrolase'>加水分解酵素</span><br>H₂O"| HCY
  HCY -->|"<span class='jp-term jp-term-diagram' title='cystathionine beta-synthase'>シスタチオニンβ合成酵素</span><br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='pyridoxal phosphate'>ピリドキサールリン酸</span>（B6）・セリン"| CYSTA["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='cystathionine'>シスタチオニン</span>"]
  CYSTA -->|"<span class='jp-term jp-term-diagram' title='cystathionine'>シスタチオニン</span>γ-<span class='jp-term jp-term-diagram' title='lyase'>リアーゼ</span><br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='pyridoxal phosphate'>ピリドキサールリン酸</span>（B6）"| CYS["システイン"]

⚠️ 「メチルトラップmethyl trapメチルトラップ（methyl trap）methyl trap（メチルトラップ）」がB12欠乏で巨赤芽球性貧血 Megaloblastic anemia 巨赤芽球性貧血（Megaloblastic anemia） Megaloblastic anemia（巨赤芽球性貧血） を起こす機序。 還元酵素の反応がほぼ一方通行なので、B12欠乏でメチオニン合成酵素 methionine synthase メチオニン合成酵素（methionine synthase） methionine synthase（メチオニン合成酵素） が止まると葉酸補酵素 folate cofactor 葉酸補酵素（folate cofactor） folate cofactor（葉酸補酵素） がN5-メチル体に偏在して戻れなくなる。テトラヒドロ葉酸tetrahydrofolate (THF) テトラヒドロ葉酸（tetrahydrofolate (THF)）tetrahydrofolate (THF)（テトラヒドロ葉酸） が不足してプリン・チミジル酸合成thymidylate synthesis チミジル酸合成（thymidylate synthesis）thymidylate synthesis（チミジル酸合成） とDNADNA（deoxyribonucleic acid）合成が障害される。² 臨床像は巨赤芽球性貧血Megaloblastic anemia巨赤芽球性貧血（Megaloblastic anemia）Megaloblastic anemia（巨赤芽球性貧血）、B12側の詳細はビタミンB12欠乏とメチルマロン酸血症 Methylmalonic acidemiaメチルマロン酸血症（Methylmalonic acidemia） Methylmalonic acidemia（メチルマロン酸血症）を参照。

高ホモシステイン血症

上の図でホモシステイン homocysteine ホモシステイン（homocysteine） homocysteine（ホモシステイン） の出口は2つ（メチオニンmethionine メチオニン（methionine）methionine（メチオニン） への再メチル化 remethylation 再メチル化（remethylation） remethylation（再メチル化） と、シスタチオニンcystathionine シスタチオニン（cystathionine）cystathionine（シスタチオニン） へのトランススルフレーション）あり、どちらが詰まっても溜まる。原因は主に3つ。

シスタチオニンβ合成酵素cystathionine beta-synthase シスタチオニンβ合成酵素（cystathionine beta-synthase）cystathionine beta-synthase（シスタチオニンβ合成酵素） そのものの先天的欠損では、著しい高ホモシステイン血症 Hyperhomocysteinemia 高ホモシステイン血症（Hyperhomocysteinemia） Hyperhomocysteinemia（高ホモシステイン血症） を来す（ホモシスチン尿症homocystinuriaホモシスチン尿症（homocystinuria）homocystinuria（ホモシスチン尿症））。

⚠️ 高ホモシステイン血症Hyperhomocysteinemia 高ホモシステイン血症（Hyperhomocysteinemia）Hyperhomocysteinemia（高ホモシステイン血症） は血管障害のリスク因子とされるが、下げれば心血管イベントが減るとは限らない。 メチオニンmethionine メチオニン（methionine）methionine（メチオニン） 代謝の停滞によりホモシステイン homocysteine ホモシステイン（homocysteine） homocysteine（ホモシステイン） が蓄積し、血管内皮障害vascular endothelial damage血管内皮障害（vascular endothelial damage）vascular endothelial damage（血管内皮障害）・血栓傾向prothrombotic tendency 血栓傾向（prothrombotic tendency）prothrombotic tendency（血栓傾向） に関連するとされる。一方、無作為化比較試験randomized controlled trial (RCT) 無作為化比較試験（randomized controlled trial (RCT)）randomized controlled trial (RCT)（無作為化比較試験） 15件・計71,422人を統合した解析では、B6・葉酸・B12によるホモシステイン homocysteine ホモシステイン（homocysteine） homocysteine（ホモシステイン） 低下療法は心筋梗塞・全死亡all-cause mortality 全死亡（all-cause mortality）all-cause mortality（全死亡） を減らさず、脳卒中をわずかに減らしたのみだった。³ 測定値の読み方はホモシステインhomocysteineホモシステイン（homocysteine）homocysteine（ホモシステイン）。

分枝鎖アミノ酸の分解とメープルシロップ尿症

分枝鎖アミノ酸Val, Ile, Leu分枝鎖アミノ酸（Val, Ile, Leu）Val, Ile, Leu（分枝鎖アミノ酸）の分解は、最初の2段階が共通である。アミノ基転移transamination アミノ基転移（transamination）transamination（アミノ基転移） の後、共通の分枝鎖α-ケト酸脱水素酵素複合体branched-chain alpha-keto acid dehydrogenase complex (BCKDC)分枝鎖α-ケト酸脱水素酵素複合体（branched-chain alpha-keto acid dehydrogenase complex (BCKDC)）branched-chain alpha-keto acid dehydrogenase complex (BCKDC)（分枝鎖α-ケト酸脱水素酵素複合体）（ピルビン酸脱水素酵素pyruvate dehydrogenaseピルビン酸脱水素酵素（pyruvate dehydrogenase）pyruvate dehydrogenase（ピルビン酸脱水素酵素）・α-ケトグルタル酸alpha-ketoglutarate α-ケトグルタル酸（alpha-ketoglutarate）alpha-ketoglutarate（α-ケトグルタル酸） 脱水素酵素と同族の複合体）が酸化的脱炭酸 oxidative decarboxylation 酸化的脱炭酸（oxidative decarboxylation） oxidative decarboxylation（酸化的脱炭酸） を担う。

flowchart TD
  BCAA["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='branched-chain amino acid, BCAA'>分枝鎖アミノ酸</span><br>Leu・Ile・Val"] -->|"<span class='jp-term jp-term-diagram' title='branched-chain amino acid, BCAA'>分枝鎖アミノ酸</span><span class='jp-term jp-term-diagram' title='transaminase/aminotransferase'>アミノ基転移酵素</span><br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='pyridoxal phosphate'>ピリドキサールリン酸</span>・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='alpha-ketoglutarate'>α-ケトグルタル酸</span> → グルタミン酸<br>主に骨格筋"| BCKA["分枝鎖α-ケト酸"]
  BCKA -->|"<span class='jp-term jp-term-diagram' title='branched-chain alpha-keto acid dehydrogenase complex (BCKDC)'>分枝鎖α-ケト酸脱水素酵素複合体</span><br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='thiamine pyrophosphate (TPP)'>チアミンピロリン酸</span>・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='lipoic acid'>リポ酸</span>・CoA・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='flavin adenine dinucleotide'>FAD</span>・NAD⁺<br>CO₂を放出・欠損で<span class='jp-term jp-term-diagram' title='maple syrup urine disease, MSUD'>メープルシロップ尿症</span>"| ACYL["分枝鎖<span class='jp-term jp-term-diagram' title='acyl-CoA'>アシルCoA</span>"]
  ACYL -->|"Leu由来：複数段階（<span class='jp-term jp-term-diagram' title='3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A'>HMG-CoA</span>を経る）"| KET["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='acetoacetate'>アセト酢酸</span>＋アセチルCoA<br>（<span class='jp-term jp-term-diagram' title='ketogenic'>ケト原性</span>）"]
  ACYL -->|"Ile由来：複数段階"| MIX["アセチルCoA＋<span class='jp-term jp-term-diagram' title='propionyl-CoA'>プロピオニルCoA</span>"]
  ACYL -->|"Val由来：複数段階"| PROP["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='propionyl-CoA'>プロピオニルCoA</span>"]
  PROP -->|"<span class='jp-term jp-term-diagram' title='propionyl-CoA carboxylase'>プロピオニルCoAカルボキシラーゼ</span><br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='biotin'>ビオチン</span>・HCO₃⁻・ATP → ADP＋Pi"| DMM["D-<span class='jp-term jp-term-diagram' title='methylmalonyl-CoA'>メチルマロニルCoA</span>"]
  DMM -->|"<span class='jp-term jp-term-diagram' title='methylmalonyl-CoA epimerase'>メチルマロニルCoAエピメラーゼ</span>"| LMM["L-<span class='jp-term jp-term-diagram' title='methylmalonyl-CoA'>メチルマロニルCoA</span>"]
  LMM -->|"<span class='jp-term jp-term-diagram' title='methylmalonyl-CoA mutase'>メチルマロニルCoAムターゼ</span><br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='adenosylcobalamin'>アデノシルコバラミン</span>（B12）"| SUC["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='succinyl-CoA'>スクシニルCoA</span><br>（<span class='jp-term jp-term-diagram' title='glucogenic'>糖原性</span>）"]

バリンvalineバリン（valine）valine（バリン）・イソロイシンisoleucine (Ile)イソロイシン（isoleucine (Ile)）isoleucine (Ile)（イソロイシン）・スレオニンthreonineスレオニン（threonine）threonine（スレオニン）・メチオニンmethionineメチオニン（methionine）methionine（メチオニン）の分解は、共通の最終段階としてプロピオニルCoApropionyl-CoA プロピオニルCoA（propionyl-CoA）propionyl-CoA（プロピオニルCoA） →メチルマロニルCoA methylmalonyl-CoA メチルマロニルCoA（methylmalonyl-CoA） methylmalonyl-CoA（メチルマロニルCoA） →スクシニルCoA succinyl-CoAスクシニルCoA（succinyl-CoA） succinyl-CoA（スクシニルCoA）（B12依存のメチルマロニルCoAムターゼ methylmalonyl-CoA mutase メチルマロニルCoAムターゼ（methylmalonyl-CoA mutase） methylmalonyl-CoA mutase（メチルマロニルCoAムターゼ） が触媒）に収束する（個々の反応はビタミンB12欠乏とメチルマロン酸血症 Methylmalonic acidemiaメチルマロン酸血症（Methylmalonic acidemia） Methylmalonic acidemia（メチルマロン酸血症）の図）。

⚠️ メープルシロップ尿症maple syrup urine disease, MSUDメープルシロップ尿症（maple syrup urine disease, MSUD）maple syrup urine disease, MSUD（メープルシロップ尿症）は分枝鎖α-ケト酸脱水素酵素複合体 branched-chain alpha-keto acid dehydrogenase complex (BCKDC) 分枝鎖α-ケト酸脱水素酵素複合体（branched-chain alpha-keto acid dehydrogenase complex (BCKDC)） branched-chain alpha-keto acid dehydrogenase complex (BCKDC)（分枝鎖α-ケト酸脱水素酵素複合体） の欠損。 分枝鎖アミノ酸branched-chain amino acid, BCAA 分枝鎖アミノ酸（branched-chain amino acid, BCAA）branched-chain amino acid, BCAA（分枝鎖アミノ酸） 由来のα-ケト酸が蓄積し、尿・汗にメープルシロップ様の甘い臭いを呈する。未治療では重篤な神経障害を来す。

プロピオニルCoA・メチルマロニルCoAの毒性

Val・Ile・Thr・Metの分解終末段階で生じるプロピオニルCoA propionyl-CoAプロピオニルCoA（propionyl-CoA） propionyl-CoA（プロピオニルCoA）・メチルマロニルCoAmethylmalonyl-CoA メチルマロニルCoA（methylmalonyl-CoA）methylmalonyl-CoA（メチルマロニルCoA） の代謝異常（酵素欠損）は、低血糖・高アンモニア血症hyperammonemia高アンモニア血症（hyperammonemia）hyperammonemia（高アンモニア血症）・高グリシン血症hyperglycinemia高グリシン血症（hyperglycinemia）hyperglycinemia（高グリシン血症）・ケトアシドーシスketoacidosis ケトアシドーシス（ketoacidosis）ketoacidosis（ケトアシドーシス） （有機酸の蓄積による代謝性アシドーシスにケトーシス ketosis ケトーシス（ketosis） ketosis（ケトーシス） を伴う）・二次性カルニチン欠乏secondary carnitine deficiency 二次性カルニチン欠乏（secondary carnitine deficiency）secondary carnitine deficiency（二次性カルニチン欠乏） を来しうる（メチルマロン酸血症Methylmalonic acidemiaメチルマロン酸血症（Methylmalonic acidemia）Methylmalonic acidemia（メチルマロン酸血症）など）。

グルタミン・グルタミン酸：「オールラウンド化合物」

グルタミン酸・グルタミンは、アミノ基amino group アミノ基（amino group）amino group（アミノ基） の受け渡し・貯蔵の中枢的存在。

• グルタミンは体内で最も豊富な遊離アミノ酸の一つで、アミノ基amino group アミノ基（amino group）amino group（アミノ基） の運搬・貯蔵に重要である。
• 小腸上皮細胞small intestinal epithelial cell 小腸上皮細胞（small intestinal epithelial cell）small intestinal epithelial cell（小腸上皮細胞） の主要なエネルギー源としても利用される（腸上皮intestinal epithelium腸上皮（intestinal epithelium）intestinal epithelium（腸上皮）・リンパ球のグルタミン利用）。
• がん細胞（例：メラノーマ melanomaメラノーマ（melanoma） melanoma（メラノーマ））が好むアミノ酸でもあり、腫瘍代謝tumor metabolism 腫瘍代謝（tumor metabolism）tumor metabolism（腫瘍代謝） でグルタミン依存性が注目される（腫瘍の代謝改変の全体像は腫瘍代謝tumor metabolism腫瘍代謝（tumor metabolism）tumor metabolism（腫瘍代謝））。
• アンモニアの一時的な「無毒化・運搬形」としての役割（グルタミン合成酵素glutamine synthetase グルタミン合成酵素（glutamine synthetase）glutamine synthetase（グルタミン合成酵素） によりグルタミン酸にNH₃が付加されてグルタミンになる）は尿素回路urea cycle尿素回路（urea cycle）urea cycle（尿素回路）の肝小葉 hepatic lobule 肝小葉（hepatic lobule） hepatic lobule（肝小葉） 分業と直結する。

プロリン・オルニチン・アルギニン・ヒスチジンの相互関係

これらのアミノ酸は代謝的に相互に変換しうる関連ファミリーを形成する（グルタミン酸-γ-セミアルデヒド/ピロリHelicobacter pylori ピロリ（Helicobacter pylori）Helicobacter pylori（ピロリ） ン-5-カルボン酸を介した相互変換）。

まとめ

• アミノ酸の炭素骨格 carbon skeleton 炭素骨格（carbon skeleton） carbon skeleton（炭素骨格） はクエン酸回路 citric acid cycle (TCA cycle) クエン酸回路（citric acid cycle (TCA cycle)） citric acid cycle (TCA cycle)（クエン酸回路） の入口（ピルビン酸・オキサロ酢酸oxaloacetateオキサロ酢酸（oxaloacetate）oxaloacetate（オキサロ酢酸）・α-ケトグルタル酸alpha-ketoglutarateα-ケトグルタル酸（alpha-ketoglutarate）alpha-ketoglutarate（α-ケトグルタル酸）・スクシニルCoAsuccinyl-CoAスクシニルCoA（succinyl-CoA）succinyl-CoA（スクシニルCoA）・フマル酸fumarateフマル酸（fumarate）fumarate（フマル酸））またはアセチルCoAに合流し、糖原性glucogenic糖原性（glucogenic）glucogenic（糖原性）/ケト原性ketogenic ケト原性（ketogenic）ketogenic（ケト原性） が決まる（Leu・Lysのみ純ケト原性 ketogenicケト原性（ketogenic） ketogenic（ケト原性））。
• セリンが1炭素単位 one-carbon unit 炭素単位（one-carbon unit） one-carbon unit（炭素単位） （テトラヒドロ葉酸tetrahydrofolate (THF) テトラヒドロ葉酸（tetrahydrofolate (THF)）tetrahydrofolate (THF)（テトラヒドロ葉酸） 系）の主要供給源。グリシン開裂系glycine cleavage systemグリシン開裂系（glycine cleavage system）glycine cleavage system（グリシン開裂系）・ヒスチジンhistidine ヒスチジン（histidine）histidine（ヒスチジン） 代謝もテトラヒドロ葉酸 tetrahydrofolate (THF) テトラヒドロ葉酸（tetrahydrofolate (THF)） tetrahydrofolate (THF)（テトラヒドロ葉酸） に関わる。
• B12依存性メチオニン合成酵素 methionine synthase メチオニン合成酵素（methionine synthase） methionine synthase（メチオニン合成酵素） がN5-メチルテトラヒドロ葉酸 5-methyltetrahydrofolate 5-メチルテトラヒドロ葉酸（5-methyltetrahydrofolate） 5-methyltetrahydrofolate（5-メチルテトラヒドロ葉酸） から葉酸を「解放」する。B12欠乏はメチルトラップ methyl trap メチルトラップ（methyl trap） methyl trap（メチルトラップ） で葉酸欠乏様症状を起こす。
• 高ホモシステイン血症Hyperhomocysteinemia 高ホモシステイン血症（Hyperhomocysteinemia）Hyperhomocysteinemia（高ホモシステイン血症） はMTHFR変異・B12/葉酸欠乏・B6欠乏で起こり血管障害のリスク因子とされるが、ビタミンによる低下療法は心筋梗塞・死亡を減らさない。
• 分枝鎖α-ケト酸脱水素酵素複合体branched-chain alpha-keto acid dehydrogenase complex (BCKDC) 分枝鎖α-ケト酸脱水素酵素複合体（branched-chain alpha-keto acid dehydrogenase complex (BCKDC)）branched-chain alpha-keto acid dehydrogenase complex (BCKDC)（分枝鎖α-ケト酸脱水素酵素複合体） の欠損はメープルシロップ尿症 maple syrup urine disease, MSUDメープルシロップ尿症（maple syrup urine disease, MSUD） maple syrup urine disease, MSUD（メープルシロップ尿症）。Val/Ile/Thr/Metの終末代謝はプロピオニルCoA propionyl-CoA プロピオニルCoA（propionyl-CoA） propionyl-CoA（プロピオニルCoA） →メチルマロニルCoA methylmalonyl-CoA メチルマロニルCoA（methylmalonyl-CoA） methylmalonyl-CoA（メチルマロニルCoA） （B12依存）に収束する。
• グルタミン/グルタミン酸はアミノ基 amino group アミノ基（amino group） amino group（アミノ基） 代謝の中枢で、体内最多級の遊離アミノ酸かつがん細胞の好む燃料でもある。