リン酸ジヒドロキシアセトンは、 DHAP略記略語下の化学化合物です。これは、解糖分解や解糖などの生物の代謝経路や、植物のカルビン回路の中間体です。
生化学的には、DHAPはフルクトース-1,6-二リン酸（FBP）に対するアルドラーゼ酵素の作用の産物であり、アルド分解により2つの3炭素化合物（DHAPとグリセルアルデヒド3-リン酸（GAP）をもたらします。 。
出典：David T.Macpherson
カルビンサイクルでは、アルドラーゼが逆反応を行い、DHAP分子をGAP分子と縮合させてヘキソースを形成します。
特徴
DHAPはケトトリオースとして知られている分子内に分類されます。これらは、中央の炭素（C2）にカルボニル基を持つ3つの炭素（トリオース）の鎖で構成される単糖類です。
GAPとDAHPは機能異性体であり、生物学的に活性な有機分子内で最も単純な炭水化物を構成します。
GAPやDHAPなどの多くの一般的な炭水化物の化学構造は、アルデヒドとケトンですが、糖類の直接誘導体を指し、炭水化物という用語が付けられています。
解糖におけるDHAP
解糖では、一連の反応によりグルコースがピルビン酸に分解されます。この分解は10の連続するステップで徐々に起こり、そこでは異なる酵素が介入し、さまざまな中間体が生成され、そのすべてがリン酸化されます。
DHAPは、このプロセスの4番目の反応の解糖に現れます。これは、3つの炭素（トリオース）の2つの炭水化物へのFBPの分解で構成されます。このルートに従うためにGAPに変換されます。
この反応は、FBPのC3炭素とC4炭素の間でアルドール切断を行うアルドラーゼ（フルクトースビスホスフェートアルドラーゼ）によって触媒されます。
この反応は、分割されるヘキソースがC2にカルボニル基を、C4にヒドロキシルを持っている場合にのみ発生します。このため、グルコース-6-リン酸（G6P）のフルクトース6-リン酸（F6P）への異性化が以前に発生します。
DHAPは解糖系の5番目の反応にも関与し、酵素トリオースリン酸イソメラーゼまたはTIMによるGAPへの異性化を扱います。この反応により、グルコース分解の第一段階が完了します。
アルドラーゼ反応
アルドールの分解では、DHAPが混合物の90％を平衡状態で占める2つの中間体が生成されます。
アルドラーゼには2つのタイプがあります：a）I型アルドラーゼは動物および植物細胞に存在し、酵素活性部位とFBPのカルボニルとの間のシッフ塩基の形成を特徴とします。b）アルドラーゼII型は一部のバクテリアや菌類に見られ、活性部位に金属（一般的にはZn）を持っています。
アルドールの開裂は、活性部位への基質の付着と、β-ヒドロキシル基からのプロトンの除去で始まり、プロトン化されたシッフ塩基（イミニウムカチオン）を形成します。C3およびC4炭素の分解により、GAPが放出され、エナミンと呼ばれる中間体が形成されます。
エナミンはその後安定化され、それによって加水分解されるイミニウムカチオンが形成され、それによって最終的にDHAPが放出され、遊離酵素が再生されます。
II型アルドラーゼを含む細胞では、シッフ塩基の形成は起こらず、DHAPを放出するためにエナミン中間体を安定化する金属二価カチオン、通常はZn 2+です。
TIM反応
前述のように、DHAPの平衡濃度はGAPの平衡濃度よりも高いため、DHAP分子はGAPに変換されます。後者は次の解糖反応で使用されます。
この変換は、TIM酵素のおかげで発生します。これは解糖分解プロセスの5番目の反応であり、その中でグルコースのC1およびC6炭素はGAPのC3炭素になり、C2およびC5炭素はグルコースのC2およびC3およびC4になりますそれらはGAPのC1になります。
拡散が反応の速度を制御するため、TIM酵素は「完全な酵素」と見なされます。つまり、酵素の活性部位とその基質が結合するのと同じ速さで生成物が形成されます。
DHAPからGAPへの変換反応では、エンジオールと呼ばれる中間体が形成されます。この化合物は、ヒドロキシル基のプロトンをTIM酵素の活性部位の残基に放棄することができます。
カルバンサイクルのDHAP
カルビンサイクルは、植物の光合成プロセスの暗期を構成する光合成炭素還元（PCR）サイクルです。この段階では、プロセスの軽い段階で得られた製品（ATPおよびNADPH）を使用して、炭水化物を製造します。
このサイクルでは、6つのGAP分子が形成されます。そのうちの2つは、TIM酵素の作用により、異性化によって解糖によって分解とは逆の反応でDHAPに変換されます。この反応は可逆的ですが、このサイクルの場合の平衡は解糖系とは異なり、GAPからDHAPへの変換にシフトします。
これらのDHAP分子は、2つの経路をたどることができます。1つはアルドラーゼによって触媒されるアルドール縮合で、GAP分子と縮合してFBPを形成します。
DHAPの1つがとることができるもう1つの反応は、セドヘプツロースビスホスファターゼによって触媒されるリン酸加水分解です。後者の経路では、それはエリスロースと反応してセドヘプツロース1,7-二リン酸を形成します。
糖新生におけるDHAP
糖新生では、ピルビン酸、乳酸、一部のアミノ酸などの非糖質化合物がグルコースに変換されます。この過程で、DHAPはTIMの作用によるGAP分子の異性化を通じて再び現れ、次にアルドール縮合を通じてFBPになります。
参考文献
- ベイリー、PS、およびベイリー、カリフォルニア（1998）。有機化学：概念とアプリケーション。Ed。Pearson Education。
- Devlin、TM（1992）。生化学の教科書：臨床相関と。John Wiley&Sons、Inc.
- ギャレット、RH、およびグリシャム、CM（2008）。生化学。Ed。Thomson Brooks / Cole。
- Nelson、DL、&Cox、MM（2006）。レーニンガー生化学原則第4版。エドオメガ。バルセロナ。
- Rawn、JD（1989）。生化学（No. 577.1 RAW）。Ed。Interamericana-McGraw-Hill
- Voet、D.、およびVoet、JG（2006）。生化学。 Panamerican Medical Ed。