生合成経路とは

生合成経路、または生合成経路は、生物がより単純で小さな前駆体から新しい複雑な分子を作成するときに起こる化学反応のステップの説明です。 「生合成」という言葉は2つの語根に由来します。「bio」は、反応が実験室ではなく生体内で行われていることを示します。 「合成」は、単純な出発原料を組み合わせてより大きな製品を形成することを示します。 生合成経路は、これらの化学反応の要約であり、各ステップごとに分類されています。 経路を完全に記述するために、各反応で使用される酵素、補酵素、補因子などの追加の関連情報が含まれることがよくあります。

生物が使用する分子のすべてが、生物自体によって直接合成される必要があるわけではありません。 多くの場合、これらの必要な分子は代わりに周囲から得られます。 たとえば、人間はリジンなどの必須アミノ酸を合成できません。 代わりに、これらの栄養素は、豆や木の実などのタンパク質が豊富な食品から得られます。 細胞は一般に、環境から不足している、または容易に入手できない分子のみを合成します。

生合成経路は、多くの場合、製品に類似した容易に入手可能な前駆体分子から始まります。 次に、セルはこの前駆体を他の小分子と組み合わせ、生成物を途中で化学的に修飾します。 各ステップで、基質は最終製品に徐々に似てきます。 多段階の生合成経路には、途中で数十の段階があり、最終的な化合物が形成されるまで酵素による絶え間ない修飾を受けます。

生合成の研究は、人間の病気の治療法に関する多くの実用的な洞察をもたらします。 人体の化学的性質を理解することは、病気が生合成の機能不全から生じる場合に明らかに役立ちます。 しかし、時には、他の生物の生合成経路を研究することで、新薬を開発するための貴重な手がかりを見つけることができます。

多くの研究者は、特に天然物に関する植物の生合成の研究に注意を向けてきました。 特定の植物からの抽出物は、強力な新薬を作成する際に使用できる強力な薬理効果を持つことができます。 たとえば、ジギタリス、一般的なジギタリスから抽出された活性化合物は、心臓病の治療に使用されています。 天然物の生合成経路を理解することにより、化学者は薬がどのように合成されるかについて洞察を得ることができ、実験室での合成を模倣することができます。 最終的に、生物学者はこれらの遺伝子のクローンを作成してトランスジェニック生物を生産したいと考えています。遺伝子組み換え生物は、わずかな価格でより高い濃度と純度で天然物を生産するように設計されます。

脂肪酸、アミノ酸、ヌクレオチドなどの多くの一般的な分子の生合成経路が解明されています。 しかし、多くの経路がまだ発見されていません。 おそらく、将来の医薬品は、現在研究されている生合成経路にその起源を見つけるでしょう。