α-ケトグルタル酸（α-Ketoglutaric Acid, α-KG）

α-ケトグルタル酸（α-Ketoglutaric Acid, α-KG）は、炭素数5の有機酸であり、生体内のエネルギー代謝やアミノ酸代謝において重要な役割を果たす中間体である。クエン酸回路（TCA回路）の一部としてATPの生成に寄与し、またアミノ酸の合成や分解、窒素代謝においても中心的な機能を有する。

1. 基本情報

• 化学式: C₅H₆O₅
• 構造式: HOOC-CH₂-CH₂-CO-COOH
• 分子量: 146.11 g/mol
• 性質: 水溶性で、カルボキシル基（COOH）とケト基（C=O）を持つ化合物。

2. 生体内での役割

2.1 クエン酸回路（TCA回路）

• α-ケトグルタル酸は、クエン酸回路の中間体であり、以下の反応に関与する：
  1. イソクエン酸の酸化脱炭酸によって生成されます。イソクエン酸→αケトグルタル酸＋CO₂＋NADH

     $$$$ 

  2. 次の反応でスクシニルCoAに変換され、ATP合成に寄与します。αケトグルタル酸＋CoA＋NAD^＋→スクシニルCoA＋CO₂＋NADH

     $$$$ 

2.2 アミノ酸代謝

• α-ケトグルタル酸は、アミノ基転移反応の中心的な受容体として機能します。
  • 例: グルタミン酸との反応。
    $$\text{α-ケトグルタル酸 + アミノ酸 ⇌ グルタミン酸 + α-ケト酸}$$ 
  • この反応は、窒素代謝やアミノ酸の合成・分解に重要である。

2.3 窒素代謝とアンモニア排出

• α-ケトグルタル酸は、グルタミン酸からアミノ基を受け取り、アンモニア（NH₃）を尿素サイクルに送り出す。

3. 合成と代謝

合成

• α-ケトグルタル酸は、クエン酸回路内でイソクエン酸デヒドロゲナーゼにより生成される。
• また、特定のアミノ酸（プロリン、グルタミン酸など）の代謝によっても生成される。

代謝

• α-ケトグルタル酸は、スクシニルCoAへの変換を経て、エネルギー産生に利用される。
• アミノ酸代謝や糖新生経路にも関与する。

4. 調節機構

• α-ケトグルタル酸の濃度は、クエン酸回路の需要、NADH/NAD⁺比、アセチルCoAの濃度によって調整される。