イソプレン単位の合成
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2021/09/11 08:33 UTC 版)
生物によるテルペンの合成（生合成）がどのようにして行われているのかを初めて明らかにしたのはリュネンとブロッホである。彼らはメバロン酸経路によるイソペンテニル二リン酸 (IPP) およびその異性体であるジメチルアリル二リン酸 (DMAPP) の生成がテルペン合成の起点となることを示した。IPPとDMAPPは合わせてイソプレン単位と呼ばれる。その後の研究によって、植物ではIPPおよびDMAPP へと至る他の生合成経路も存在することが明らかとなり、こちらは非メバロン酸経路と呼ばれる。植物においてメバロン酸経路は細胞質基質に、非メバロン酸経路は葉緑体や白色体などのプラスチドに見られる。これらふたつの代謝経路の間で物質がやりとりされることはほとんどない。すべてのモノテルペンとジテルペンはプラスチドで生合成されるのに対し、すべてのセスキテルペンは細胞質基質で生合成される。 今日ではメバロン酸経路は主に真核生物と古細菌に、一方で非メバロン酸経路は主に細菌に分布していることがわかっている。ただし、一部の細菌はメバロン酸経路をもつ。また、光合成を行う真核生物（藻類、植物）は多くがメバロン酸経路と非メバロン酸経路の両方をあわせ持っている。これは真核生物本来のメバロン酸経路に加えて、細胞内共生により取り込んだシアノバクテリア由来の非メバロン酸経路を今も維持しているためである。ただし、種によってはどちらか一方しかもっていない。例えば緑藻は非メバロン酸経路のみを保持している。今のところ非メバロン酸経路は古細菌には見つかっていない。 テルペン合成の例として、メバロン酸経路では酢酸の活性化体であるアセチル補酵素A（アセチルCoA）より合成が始まる。アセチルCoAがクライゼン縮合によってアセチル化体であるアセトアセチルCoAとなり、さらにアルドール縮合を受けるとβ-ヒドロキシ-β-メチルグルタリルCoAが生成する。これがメバロン酸に変換される。 次にメバロン酸はリン酸化され、ホスホメバロン酸、さらにジホスホメバロン酸となる。その後、メバロン酸経路の最終生成物であるイソペンテニル二リン酸（IPP、C5）とその異性体であるジメチルアリル二リン酸（DMAPP、C5）へと変換される。メバロン酸経路をもつ真核生物および細菌ではメバロン酸からイソペンテニル二リン酸（IPP）までの３つの酵素反応はすべて相同な酵素群（GHMP酵素ファミリー）によって触媒される。一方、古細菌ではホスホメバロン酸からイソペンテニル二リン酸までの区間は真核生物・細菌とは別ルートで、２つの非GHMP酵素によって触媒される（変形メバロン酸経路）。
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