デノボ経路と救済経路の大きな違いは、プリンヌクレオチドのデノボ合成がリボースリン酸、アミノ酸、二酸化炭素などの低分子からプリンヌクレオチドを作り出す過程を指すのに対し、プリンの救済合成経路はプリン塩基とプリンを使ってヌクレオチドを作り出す過程を指す点である。

ヌクレオチドは核酸の構成要素である。また、ATPに代表される一部のヌクレオチドは、エネルギー伝達に重要な役割を担っている。また、二次的なメッセンジャーとして機能するものもあります。ヌクレオチドは、糖、窒素基、リン酸基の3つの成分から構成されている。ヌクレオチドの合成は、さまざまな経路を経て行われる。プリンヌクレオチド合成の主要経路は、奴隷経路と救済経路の2つである。第一原理経路はプリンヌクレオチド合成の主要経路であり、サルベージ経路は脳と骨髄におけるプリンヌクレオチド合成の重要な経路である。したがって、de novo経路は一次経路であり、salvage経路は二次経路である。

カタログ

1. 概要と主な相違点 2. 第一経路とは 3. サルベージ経路とは 4. 再起動経路とサルベージ経路の類似点 5. 第一経路と新形態の比較 6. まとめ

デノボパスウェイは何ですか？

ab initio経路は、低分子から新しい複雑な分子を合成することから始まる代謝経路である。従って、プリンヌクレオチドの第一原理合成とは、低分子を用いてプリンヌクレオチドを生成するプロセスを指す。リボースリン酸、アミノ酸（グルタミン、グリシン、アスパラギン酸）、二酸化炭素を原料として、プリンヌクレオチドを合成する。また、プリンヌクレオチドの合成には、第一原理計算による経路が主に使われています。

図01：プリンヌクレオチドのデノボ合成

第一原理計算による経路では、リブロース-5-リン酸を出発物質として使用します。その後、ATPと反応し、リボヌクレオポリリン酸ピロリン酸（PRPP）に変換される。次に、グルタミンはPRPPにアミド基を供与し、リボサミン5-リン酸に変換する。その後、リボサミン5-リン酸はグリシンと反応してグリシンアミドリボース5-リン酸を形成し、その後ホルミルグリシンアミドリボースエステル5-リン酸に変換される。グルタミンはアミド基を供与し、ホルミルグリシンリボシル酸5-リン酸に変換する。そして、プリンのイミダゾール環が環形成を完成させる。最後に二酸化炭素を加え、さらにいくつかの反応を経て、プリンヌクレオチドのアデノシン一リン酸（AMP）やグアノシン一リン酸（GMP）の直接的な前駆体分子であるイノシン一リン酸（IMP）となる。

サルベージ・パスウェイは何ですか？

プリンヌクレオチド合成のサルベージ経路とは、プリン塩基とプリンヌクレオシドからヌクレオチドを合成する経路のことで、プリンヌクレオチド合成のサルベージ経路は、プリン塩基とプリンヌクレオシドを合成する経路である。プリン塩基およびプリンヌクレオチドは、ポリヌクレオチドの分解などのヌクレオチド代謝の結果として、細胞内で継続的に生成される。また、これらの塩基やヌクレオシドは、摂取した食物からも体内に取り込まれます。

図02：フレッシュスタートとリメディアルパスウェイ

プリンヌクレオチド合成のサルベージ経路は、マイナーな経路である。主にホスホリボシルトランスフェラーゼ反応により発生する。アデニンホスホリボシル転移酵素（APRT）とヒポキサンチングアニンホスホリボシル転移酵素（HGPRT）という2つの酵素がホスホリボシル転移酵素反応を触媒しているのです。ピロリン酸リボースエステル（PRPP）からリブロース-5'-リン酸画分をプリン塩基に転移させ、プリンヌクレオチドを生成する触媒である。サルベージ経路は、第一原理的に合成できない特定の組織において重要である。

ゼロからの出発（デノボ）とサルベージ経路の共通点

• ヌクレオチドの合成経路には、デノボ合成とリメディエーションの2つがある。
• また、両者ともデオキシリボ核酸の合成に利用できるリボヌクレオチドを有しています。
• さらに、フィードバック抑制が両経路を制御している。

ゼロからの出発（デノボ）とサルベージ経路の違い

ヌクレオチドの合成経路には、第一原理経路と救済経路の2つがある。第一原理経路では、低分子を用いてヌクレオチドを生成するのに対し、救済経路では、あらかじめ形成された塩基やヌクレオシドを用いてヌクレオチドを生成しています。これが、リスタートとサルベージ経路の決定的な違いですね。

また、de novo経路とsalvage経路のもう一つの大きな違いは、de novo経路はすべての細胞種で発生するのに対し、salvage経路は再スタートが不可能な特定の組織で発生するということです。さらに、デノボ経路はヌクレオチド合成の一次経路であり、リメディエーション経路はヌクレオチド合成の二次経路であるとされている。

下のインフォグラフィックは、ゼロからの修復パスにおけるもうひとつの違いに関連する比較を示しています。

概要 - ゼロからの出発（デノボ） vs. サルベージ経路

第一原理合成経路は、低分子から複雑な化合物を合成する新しい方法である。リメディアルパスウェイは、既存の化合物を利用して複雑な化合物を合成する方法である。ヌクレオチド合成では、第一原理と救済の両方の経路を見ることができます。このように、第一原理プリンヌクレオチド合成経路とは、リボース、アミノ酸、二酸化炭素、炭素単位などの小分子を用いて、新しいプリンヌクレオチドを合成する過程を指します。一方、プリンヌクレオチド合成のサルベージ経路とは、あらかじめ用意した塩基やヌクレオシドを利用してプリンヌクレオチドを生成する過程を指す。この点が、リスタート経路とサルベージ経路の重要な違いである。さらに、すべての細胞種がab initio経路を実行できるのに対し、特定の組織だけがsalvage経路を実行できる。

引用

1 「プリンヌクレオチド」。Purine Nucleotides - Overview｜ScienceDirect Topics, available here.Nyhan, William L. "Nucleotide Synthesis via Remediation Pathway," Wiley Online Library, American Cancer Society, December 9, 2014, available here.2Nyhan, William L. "Nucleotide Synthesis via the Remediation Pathway," Nucleotide Synthesis via the Remediation Pathway," Nyhan."救済経路を介したヌクレオチド合成" Wiley Online Library, American Cancer Society, December 9, 2014