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Wood-Ljungdahl pathway

Wood-Ljungdahl pathwayは、それぞれアセトゲンとメタンゲンと呼ばれるいくつかの細菌と古細菌が使用する一連の生化学反応である。 還元的アセチル-コエンザイムA(アセチル-CoA)経路とも呼ばれる。 この経路により、これらの生物は水素を電子供与体として、二酸化炭素を電子受容体として利用し、生合成のためのビルディングブロックとして利用することができる。

The reductive acetyl-CoA pathway

この経路では二酸化炭素が一酸化炭素とギ酸に還元されるか直接ホルミル基となり、ホルミル基がメチル基に還元されて一酸化炭素とコエンザイムAと結合してアセチルCoAとなる。 この経路の一酸化炭素側には、2つの特定の酵素が関与している。 COデヒドロゲナーゼとアセチル-CoA合成酵素である。 前者はCO2の還元を触媒し、後者は生じたCOをメチル基と結合させてアセチル-CoAを与える。

嫌気性細菌や古細菌の中には、Wood-Ljungdahl経路を逆に用いて酢酸を分解するものもある。 例えば、一部のメタン菌は酢酸をメチル基と一酸化炭素に分解し、メチル基をメタンに還元するとともに一酸化炭素を酸化して二酸化炭素にする。 一方、硫酸還元菌は、酢酸を完全に酸化してCO2とH2にし、硫酸塩を硫化物に還元する。 この経路は細菌(酢酸菌など)、古細菌(メタン菌など)のいずれにも存在する。 逆クレブスサイクルやカルビンサイクルとは異なり、この過程は周期的なものではありません。 最近の一連のバクテリアと古細菌のゲノムの研究から、すべての細胞の最後の普遍的共通祖先(LUCA)は、熱水環境においてウッド・リュングダール経路を使用していたことが示唆されている。 また、系統学的な復元もこれを支持している。 しかし、最近の実験では、CO2を還元することでこの経路を再現しようとしており、ネイティブな鉄を還元剤として用いた場合(<0.03 mM)、ピルビン酸はほとんど観察されず、H2(10 μM)を用いた熱水環境下ではさらに少なくなっている<1851>。