目次
TCA回路（クエン酸回路・クレブス回路）とは、ミトコンドリアの中で、糖・脂肪・アミノ酸からできたアセチルCoAを分解し、エネルギーのもとになるNADHやFADH2をつくる8段階の反応の輪です。このページでは、回路が起きる場所、8つの反応と酵素、1回転でできるATP・NADHの数、解糖系・電子伝達系との関係、覚え方、そして回路の酵素の遺伝子の病気と遺伝子検査を、臨床遺伝専門医がわかりやすく解説します。
⏱️ 30秒でわかる要約
🧬 Q. TCA回路（クエン酸回路）とは？
ミトコンドリアの中で、糖・脂肪・アミノ酸からできたアセチルCoAを分解し、エネルギーのもとを取り出す8段階の反応の輪です。クエン酸回路、TCA回路、クレブス回路はどれも同じものを指します。
🧬 Q. どこで起きる？
ミトコンドリアのマトリックス（内側の空間）です。解糖系は細胞質、電子伝達系はミトコンドリアの内膜で起きます。
🧬 Q. 1回転で何ができる？
二酸化炭素2個・NADH3個・FADH2 1個・GTP（ATP）1個です。回路で直接できるATPは少なく、ATPの大部分はNADHとFADH2を使って電子伝達系でつくられます。
🧬 Q. 覚え方は？
オ・ク・イ・ケ・ス・コ・フ・リ（オキサロ酢酸→クエン酸→イソクエン酸→α-ケトグルタル酸→スクシニルCoA→コハク酸→フマル酸→リンゴ酸）を「奥の池に、少し降り」と覚える方法があります。
🧬 Q. 病気との関係は？
回路の酵素の遺伝子の変化は、HLRCC（FH）、遺伝性パラガングリオーマ（SDH）、フマラーゼ欠損症などの原因になります。原因は遺伝子検査で調べられます。
🧬 TCA回路（クエン酸回路）の基本情報
| 項目 | 内容 |
|---|---|
| 別名 | クエン酸回路、TCA回路（トリカルボン酸回路）、クレブス回路、TCAサイクル |
| 英語名 | citric acid cycle、tricarboxylic acid cycle（TCA cycle）、Krebs cycle |
| 起きる場所 | ミトコンドリアのマトリックス（コハク酸デヒドロゲナーゼだけは内膜）[1] |
| 入るもの | アセチルCoA（糖・脂肪酸・アミノ酸からできる）[1] |
| 1回転でできるもの | 二酸化炭素2個、NADH3個、FADH2 1個、GTP（またはATP）1個[1] |
| 反応の数 | 8段階（8つの酵素） |
| 発見 | ハンス・クレブスらが1937年に発表。クレブスは1953年にノーベル生理学・医学賞[2][3] |
| 関わる主な病気 | HLRCC・フマラーゼ欠損症（FH）、遺伝性褐色細胞腫・パラガングリオーマ（SDHA・SDHB・SDHC・SDHDなど）、ジヒドロリポアミド脱水素酵素欠損症（DLD）など[4][5][7][10] |
1. TCA回路（クエン酸回路）とは
TCA回路（クエン酸回路）とは、ミトコンドリアの中で、アセチルCoAという物質を少しずつ分解して、エネルギーのもとを取り出す反応の輪です。8つの反応が順につながり、最後にできた物質が最初の反応に戻るので「回路」と呼ばれます[1]。
ごはんのブドウ糖、脂肪、たんぱく質のアミノ酸は、どれも分解されるとアセチルCoAなどに変わり、この回路に入ります[1]。つまりクエン酸回路は、3大栄養素の通り道が集まる、体のエネルギーづくりの中心です。
TCA回路・クエン酸回路・クレブス回路は同じもの
呼び方が3つあるので別のものと思われがちですが、すべて同じ回路です。
● クエン酸回路：回路で最初にできる物質がクエン酸だから。
● TCA回路：クエン酸がカルボキシ基（–COOH）を3つもつ「トリカルボン酸（tricarboxylic acid）」だから。TCAはその頭文字です。
● クレブス回路：この回路を明らかにしたハンス・クレブスの名前から。
クレブスらは1937年に、この回路のしくみを論文で発表しました[2]。クレブスは「クエン酸回路の発見」により、1953年にノーベル生理学・医学賞を受けています[3]。
💡 用語解説：アセチルCoA（acetyl-CoA）
炭素2個のアセチル基が、補酵素A（CoA）という運び役にくっついた物質です。糖・脂肪酸・一部のアミノ酸が分解されるとできます。クエン酸回路の入口で、オキサロ酢酸と合わさってクエン酸になります。
2. クエン酸回路はどこで起きる？ ― ミトコンドリアのマトリックス
クエン酸回路は、細胞の中のミトコンドリアで起きます。くわしくは、ミトコンドリアの二重の膜の内側にある空間（マトリックス）です[1]。
ただし、6番目の反応をうけもつコハク酸デヒドロゲナーゼ（SDH）だけは、ミトコンドリアの内膜に埋め込まれています。SDHは電子伝達系の「複合体II」も兼ねており、クエン酸回路と電子伝達系の両方にはたらく、ただ1つの酵素です[1]。ミトコンドリアのつくりはミトコンドリアとはで解説しています。
📍 エネルギーづくりの3つの段階と場所
| 段階 | 起きる場所 | 主にできるもの |
|---|---|---|
| 解糖系 | 細胞質 | ピルビン酸、ATP（ブドウ糖1個あたり2個）、NADH |
| クエン酸回路（TCA回路） | ミトコンドリアのマトリックス | NADH、FADH2、GTP（ATP）、二酸化炭素 |
| 電子伝達系 | ミトコンドリアの内膜 | ATPの大部分（酸素を使い、水ができる） |
高校生物で習う「呼吸」の3つの段階を、場所とあわせて整理したものです。
図1：ブドウ糖からATPができるまでの3つの段階と、それぞれが起きる場所（当院作成の模式図）。脂肪酸やアミノ酸も、アセチルCoAなどに変わってクエン酸回路に入ります。
3. クエン酸回路の8つの反応と酵素
クエン酸回路は、8つの酵素がそれぞれ1つずつ反応をうけもつ、流れ作業のラインです。炭素2個のアセチルCoAが炭素4個のオキサロ酢酸と合わさり、炭素6個のクエン酸ができるところから始まります。
図2：クエン酸回路の1回転（当院作成の模式図）。番号はその物質ができる反応の番号、Cは炭素の数、赤字はその反応でできるものです。⑧のオキサロ酢酸が次のアセチルCoAと合わさり、①のクエン酸に戻ります。
⚙️ クエン酸回路の8つの反応と酵素
| 反応 | 変化 | はたらく酵素 | ヒトの主な遺伝子 | できるもの |
|---|---|---|---|---|
| ① | アセチルCoA＋オキサロ酢酸 → クエン酸 | クエン酸合成酵素（クエン酸シンターゼ） | CS | ― |
| ② | クエン酸 → イソクエン酸 | アコニターゼ | ACO2 | ― |
| ③ | イソクエン酸 → α-ケトグルタル酸 | イソクエン酸デヒドロゲナーゼ | IDH3A・IDH3B・IDH3G | NADH・CO2 |
| ④ | α-ケトグルタル酸 → スクシニルCoA | α-ケトグルタル酸デヒドロゲナーゼ複合体 | OGDH・DLST・DLD | NADH・CO2 |
| ⑤ | スクシニルCoA → コハク酸 | スクシニルCoA合成酵素 | SUCLG1・SUCLA2・SUCLG2 | GTP（またはATP） |
| ⑥ | コハク酸 → フマル酸 | コハク酸デヒドロゲナーゼ（SDH・複合体II） | SDHA・SDHB・SDHC・SDHD | FADH2 |
| ⑦ | フマル酸 → リンゴ酸 | フマラーゼ（フマル酸ヒドラターゼ） | FH | ―（水が1つ加わる） |
| ⑧ | リンゴ酸 → オキサロ酢酸 | リンゴ酸デヒドロゲナーゼ | MDH2 | NADH |
反応の順番と酵素は、生化学の教科書で一般的に使われている整理です。⑤は、ATPをつくる型（SUCLA2）とGTPをつくる型（SUCLG2）があり、SUCLG1は両方に共通の部品です。
名前に「デヒドロゲナーゼ（脱水素酵素）」とつく③④⑥⑧の4つの反応で、物質から水素（電子）が取り外されます。取り外された電子は、NAD+やFADという「運び役」が受け取り、NADHやFADH2になります。
④のα-ケトグルタル酸デヒドロゲナーゼ複合体は、3種類の酵素が集まった大きな複合体です。くわしくはα-ケトグルタル酸デヒドロゲナーゼ複合体で解説しています。
💡 用語解説：デヒドロゲナーゼ（脱水素酵素：dehydrogenase）
物質から水素（正確には電子と水素イオン）を取り外す反応を進める酵素です。取り外した水素は、NAD+やFADなどの運び役の分子が受け取ります。酵素のはたらき全体については酵素とはで解説しています。
4. 1回転でできるもの ― ATP・NADH・FADH2の数
クエン酸回路が1回転すると、アセチルCoAの炭素2個が二酸化炭素2個になり、NADH3個、FADH2 1個、GTP（またはATP）1個ができます。[1]
🔢 クエン酸回路1回転とブドウ糖1個あたり
| できるもの | 1回転あたり | ブドウ糖1個あたり（2回転） | できる反応 |
|---|---|---|---|
| 二酸化炭素（CO2） | 2個 | 4個 | ③・④ |
| NADH | 3個 | 6個 | ③・④・⑧ |
| FADH2 | 1個 | 2個 | ⑥ |
| GTP（またはATP） | 1個 | 2個 | ⑤ |
ブドウ糖1個は解糖系でピルビン酸2個になり、アセチルCoAも2個できるため、回路は2回まわります。ピルビン酸がアセチルCoAになるときにも、NADHと二酸化炭素が1個ずつできます（この表には含めていません）。
クエン酸回路でできるATPは何個？
回路で直接できるATP（GTP）は、1回転で1個、ブドウ糖1個あたり2個だけです。クエン酸回路の本当の役割は、NADHとFADH2という「電子の運び役」をたくさんつくることにあります。
NADHとFADH2は、ミトコンドリアの内膜にある電子伝達系に電子を渡します。電子伝達系はその力で水素イオンを膜の外側にくみ出し、ATP合成酵素がその流れを使ってATPをつくります。ウシのATP合成酵素の構造の研究では、ATPを1個つくるのに水素イオンが約2.7個必要と計算されています[6]。
このため、ブドウ糖1個からできるATPの数は、古い教科書の「38個」より少ない約30個と考えられるようになっています。くわしい数え方はATP（アデノシン三リン酸）とはで解説しています。⑤でできるGTPについてはGTPとはをご覧ください。
酸素は必要？
クエン酸回路の反応そのものには、酸素は出てきません。しかし、回路でできたNADHをNAD+に戻すには電子伝達系がはたらく必要があり、電子伝達系は酸素を使います。電子伝達系が止まるとNADHがたまり、回路の流れも遅くなります[1]。そのため、クエン酸回路は酸素があるときにはたらく「好気呼吸」の一部として扱われます。
💡 用語解説：NADH・FADH2（電子の運び役）
NAD+（ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド）とFAD（フラビンアデニンジヌクレオチド）が、電子と水素を受け取った形です。それぞれナイアシン（ビタミンB3）とビタミンB2からつくられます。電子伝達系に電子を渡すと、元のNAD+・FADに戻ります。NAD+についてはNAD+とはで解説しています。
5. 解糖系・電子伝達系との関係と、回路の役割
ブドウ糖からエネルギーを取り出す順番は、解糖系 → クエン酸回路 → 電子伝達系です。解糖系でできたピルビン酸は、ミトコンドリアに入ってピルビン酸デヒドロゲナーゼ複合体でアセチルCoAになり、クエン酸回路に入ります[1]。
糖だけでなく脂肪やアミノ酸も入る
脂肪酸はβ酸化でアセチルCoAになり、クエン酸回路に入ります。ロイシンなど一部のアミノ酸もアセチルCoAになります。グルタミンは、α-ケトグルタル酸に変わって回路の途中から入ります[1]。
材料の供給係としての役割
クエン酸回路は、エネルギーを取り出すだけではありません。クエン酸はミトコンドリアの外に運ばれ、脂肪酸などをつくる材料になります。α-ケトグルタル酸は、アミノ酸のグルタミン酸と行き来します[1]。このように回路の物質は、体の部品をつくる材料にもなっています。
回路を動かすのに必要なビタミン
回路とその入口の酵素は、ビタミンからつくられる補酵素を使います。ビタミンB1（チアミン）はピルビン酸デヒドロゲナーゼ複合体とα-ケトグルタル酸デヒドロゲナーゼ複合体に、ビタミンB2はFADに、ナイアシンはNAD+に、パントテン酸は補酵素A（CoA）に使われます。
6. クエン酸回路の覚え方
クエン酸回路は、物質の順番と「どこで何ができるか」を分けて覚えると整理しやすくなります。
物質の順番：「奥の池に、少し降り」
オキサロ酢酸から順に、物質の頭の文字を並べると「オ・ク・イ・ケ・ス・コ・フ・リ」になります。これを「奥（おく）の池（いけ）に、少し（すこ）降り（ふり）」と覚える方法があります（当院で考えた覚え方です）。
📝 「奥の池に、少し降り」と物質の対応
| 文字 | 物質 | 炭素の数 |
|---|---|---|
| オ | オキサロ酢酸 | 4 |
| ク | クエン酸 | 6 |
| イ | イソクエン酸 | 6 |
| ケ | α-ケトグルタル酸 | 5 |
| ス | スクシニルCoA | 4 |
| コ | コハク酸 | 4 |
| フ | フマル酸 | 4 |
| リ | リンゴ酸 | 4 |
スクシニルCoAとコハク酸は、どちらも英語のsuccin-（コハク）からきた名前です。スクシニルCoAからCoAが外れるとコハク酸になる、と覚えるとつながります。
できるものの位置：「CO2は前半の2回、NADHは3回」
● 二酸化炭素：炭素が6→5→4と減る③と④で1個ずつ（合計2個）。
● NADH：二酸化炭素が出る③④と、最後の⑧（合計3個）。
● FADH2：膜にあるSDHがはたらく⑥だけ（1個）。
● GTP（ATP）：CoAが外れる⑤だけ（1個）。
炭素の数（6→6→5→4→4→4→4→4）と、デヒドロゲナーゼのつく反応で運び役ができることをあわせて覚えると、丸暗記に頼らず流れで思い出せます。
7. クエン酸回路の酵素の遺伝子と病気
クエン酸回路の酵素は、それぞれ遺伝子からつくられます。その遺伝子が変化すると、エネルギーづくりの病気や、腫瘍ができやすくなる体質の原因になることがあります。同じ遺伝子でも、変化が1つか2つかで病気の出方が大きく変わるのが特徴です。
🩺 クエン酸回路の酵素の遺伝子と、関わる主な病気
| 遺伝子（反応） | 病気 | 遺伝のしかた |
|---|---|---|
| FH（⑦） | HLRCC（遺伝性平滑筋腫症腎細胞がん、FH腫瘍素因症候群）[4] | 常染色体顕性（優性）。変化が1つ |
| FH（⑦） | フマラーゼ欠損症（フマル酸尿症）[5] | 常染色体潜性（劣性）。変化が2つ |
| SDHA・SDHB・SDHC・SDHD・SDHAF2（⑥） | 遺伝性褐色細胞腫・パラガングリオーマ、SDH欠損型GIST[7][8] | 常染色体顕性（優性）。変化が1つ |
| SDHA・SDHDなど（⑥） | ミトコンドリア複合体II欠損症（リー脳症など）[9][10] | 常染色体潜性（劣性）。変化が2つ |
| DLD（④・入口） | ジヒドロリポアミド脱水素酵素欠損症[11] | 常染色体潜性（劣性） |
| DLST（④） | 褐色細胞腫・パラガングリオーマ（多発することが多い）[12] | 生まれつきの変化が1つ |
| SUCLA2・SUCLG1（⑤） | ミトコンドリアDNA枯渇症候群[13] | 常染色体潜性（劣性） |
主なものをまとめた表です。SDHAF2はSDHの組み立てを助ける遺伝子です。
FH遺伝子：HLRCCとフマラーゼ欠損症
⑦の反応をうけもつフマラーゼの遺伝子FHに、生まれつきの変化が1つあると、皮膚や子宮に平滑筋腫ができやすく、腎細胞がんにもなりやすいHLRCCという体質になります[4]。生涯で腎がんになる確率は約15%と見積もられており、8〜10歳から年1回の腹部MRIによる検診が勧められています[14]。
FHの両方のコピーが変化すると、酵素がほとんどはたらかないフマラーゼ欠損症になります。乳児期から重い発達の遅れなどがみられる、ごくまれな病気で、報告は世界で100人未満です[5]。くわしくはFH遺伝子で解説しています。
SDH遺伝子：遺伝性の褐色細胞腫・パラガングリオーマ
⑥のコハク酸デヒドロゲナーゼをつくるSDHA・SDHB・SDHC・SDHDなどの遺伝子に生まれつきの変化があると、副腎や体の神経節に褐色細胞腫・パラガングリオーマができやすくなります[7]。2000年に、SDHDの変化が遺伝性パラガングリオーマの原因として初めて報告されました[8]。胃にできるGISTの一部も、SDHの変化と関係します[7]。
病気全体は遺伝性褐色細胞腫・パラガングリオーマ、遺伝子ごとの説明はSDHB遺伝子・SDHD遺伝子・SDHA遺伝子で解説しています。
なぜエネルギーの酵素の異常で腫瘍ができるのか
FHやSDHがはたらかなくなった細胞では、フマル酸やコハク酸が大量にたまります。たまった物質は、α-ケトグルタル酸を使う一群の酵素のはたらきをじゃまします。その結果、酸素が十分にあるのに「酸素が足りない」と勘違いしたときのスイッチ（HIF）が入ったり、DNAの目印（メチル化）が変わったりして、腫瘍ができやすくなると考えられています[1]。
このような物質は「オンコメタボライト（がんを促す代謝物）」と呼ばれます。IDH1・IDH2遺伝子の変化でできる2-ヒドロキシグルタル酸も同じ仲間で、脳腫瘍（神経膠腫）や急性骨髄性白血病の腫瘍細胞で見つかります[1]。ただし、こちらは多くが腫瘍の細胞にだけ後から起こる変化で、親から子へ受け継がれるものではありません。
💡 用語解説：がん抑制遺伝子（tumor suppressor gene）
細胞が無秩序に増えるのを防ぐ側ではたらく遺伝子です。2つあるコピーの両方がはたらかなくなると、腫瘍ができやすくなります。FHやSDHB・SDHDはこの性質をもつ遺伝子です。くわしくはがん抑制遺伝子とはで解説しています。
エネルギーづくりそのものが落ちる病気
④の入口の部品DLDの両方のコピーが変化すると、乳酸アシドーシスや肝臓の障害などが起こるジヒドロリポアミド脱水素酵素欠損症になります[11]。⑤のSUCLA2・SUCLG1の変化は、ミトコンドリアDNAの量が減るミトコンドリアDNA枯渇症候群の原因として知られています[13]。
このようにミトコンドリアのエネルギーづくりの異常で起こる病気は、まとめてミトコンドリア病と呼ばれることがあります。DLD欠損症についてはジヒドロリポアミド脱水素酵素欠損症で解説しています。
8. 遺伝のしかたと、当院で受けられる遺伝子検査
クエン酸回路の酵素の病気には、変化が1つで起こる常染色体顕性（優性）遺伝と、2つで起こる常染色体潜性（劣性）遺伝の両方があります。
HLRCCや遺伝性パラガングリオーマのような顕性遺伝では、変化をもつ人の子どもが変化を受け継ぐ確率は、性別に関係なく50%です[4][7]。フマラーゼ欠損症のような潜性遺伝では、両親がともに保因者のとき、子どもが発症する確率は妊娠ごとに25%です[5]。しくみは常染色体顕性遺伝・常染色体潜性遺伝で解説しています。
フマラーゼ欠損症のお子さんのご両親は、それぞれFHの変化を1つもっています。つまり保因者であると同時に、HLRCCの体質をもつ可能性があります[5]。
当院の遺伝子検査
🔬 クエン酸回路の遺伝子を含む当院の検査
| 検査 | 調べる遺伝子（クエン酸回路に関係するもの） | 費用（税込）・結果まで |
|---|---|---|
| TCA回路異常症の遺伝子パネル検査（15遺伝子） | ACO2・DLAT・FH・IDH1・IDH2・IDH3B・MDH1・PC・PCK2・PDHA1・PDHB・PDHX・PDP1・SUCLA2・SUCLG1 | 330,000円・2〜3週間 |
| 遺伝性がん遺伝子検査（154遺伝子） | FH・SDHA・SDHB・SDHC・SDHD・SDHAF2などを含む | 330,000円・2〜3週間 |
| ミトコンドリア病の核遺伝子パネル検査（677遺伝子） | ACO2・IDH3B・DLD・SUCLA2・SUCLG1・SDHA〜SDHD・FH・PDHA1などを含む | 330,000円・2〜3週間 |
| カスタムパネル検査 | 上の検査に入っていない遺伝子（OGDH・DLSTなど）を選んで調べる | 1遺伝子275,000円・2遺伝子以上363,000円 |
遺伝子の一覧は各検査ページ（2026年11月に確認）によります。遺伝カウンセリング料（30分22,000円・税込）は別にかかります。当院の遺伝子検査・遺伝カウンセリングは自費診療です。
TCA回路異常症の遺伝子パネル検査は、クエン酸回路とその入口（ピルビン酸の代謝）の酵素の遺伝子をまとめて調べる検査です。検査ページでは、フマラーゼ欠損症、HLRCC、ピルビン酸脱水素酵素複合体欠損症、ミトコンドリアDNA枯渇症候群（SUCLA2・SUCLG1）、IDH3Bによる網膜色素変性症などを対象として挙げています。IDH3B遺伝子についてはIDH3B遺伝子で解説しています。
乳酸が高い、発達の遅れがある、若いうちに平滑筋腫や腎がん・パラガングリオーマが見つかったなど、症状やご家族の病気によって向いている検査は違います。検査の前に臨床遺伝専門医が遺伝カウンセリングを行い、どの検査が合うかを決めます。結果も遺伝カウンセリングで説明したうえで、マイページにアップします。
ご家族で原因の変化がわかっている場合は、次の妊娠で、絨毛検査（妊娠11〜13週）や羊水検査（15週以降）で赤ちゃんがその変化を受け継いでいるかを調べることもできます。妊娠中に赤ちゃんの染色体の数の変化などを血液で調べる検査としては、東京のNIPT（新型出生前診断）があります。
🩺 院長コラム【教科書の「回路」は、遺伝子の名前の一覧でもある】
クエン酸回路は、高校の生物で多くの人が「丸暗記するもの」として出会います。けれども臨床遺伝の目で見ると、この8つの反応は、FH、SDHA〜SDHD、OGDH、DLD、SUCLA2といった遺伝子の名前の一覧でもあります。
同じFH遺伝子でも、変化が1つなら大人になってからの腫瘍の体質に、2つなら赤ちゃんの重い代謝の病気になります。エネルギーをつくる酵素が、腫瘍のできやすさにも関わるという事実は、回路の一つ一つの反応に意味があることを教えてくれます。私は、回路のどこが止まっているのかを遺伝子で確かめることが、ご本人とご家族の検診や次の妊娠を考えるための確かな土台になると考えています。
よくある質問（FAQ）
Q1. TCA回路とクエン酸回路は同じものですか？
同じものです。最初にできる物質がクエン酸なのでクエン酸回路、クエン酸がカルボキシ基を3つもつ酸（トリカルボン酸）なのでTCA回路（トリカルボン酸回路）、発見したハンス・クレブスの名前からクレブス回路とも呼ばれます。
Q2. クエン酸回路は細胞のどこで起きますか？
ミトコンドリアの内側の空間（マトリックス）で起きます。8つの酵素のうち、コハク酸デヒドロゲナーゼだけはミトコンドリアの内膜にあり、電子伝達系の複合体IIも兼ねています。解糖系は細胞質、電子伝達系はミトコンドリアの内膜です。
Q3. クエン酸回路が1回転すると何ができますか？ATPは何個ですか？
1回転で、二酸化炭素2個、NADH3個、FADH2 1個、GTP（またはATP）1個ができます。回路で直接できるATPは1回転で1個、ブドウ糖1個あたりでは回路が2回まわるので2個です。ATPの大部分は、NADHとFADH2を使って電子伝達系でつくられます。
Q4. クエン酸回路に酸素は必要ですか？
回路の反応そのものには酸素は出てきません。しかし、回路でできたNADHをNAD+に戻すには電子伝達系がはたらく必要があり、電子伝達系は酸素を使います。そのため、酸素がないとNAD+が足りなくなり、クエン酸回路も止まってしまいます。
Q5. クエン酸回路の覚え方はありますか？
オキサロ酢酸から順に、オ（オキサロ酢酸）・ク（クエン酸）・イ（イソクエン酸）・ケ（α-ケトグルタル酸）・ス（スクシニルCoA）・コ（コハク酸）・フ（フマル酸）・リ（リンゴ酸）と頭の文字を並べ、「奥の池に、少し降り（おく・いけ・すこ・ふり）」と覚える方法があります。あわせて、③と④で二酸化炭素とNADH、⑤でGTP、⑥でFADH2、⑧でNADHができると覚えると整理しやすくなります。
Q6. クエン酸回路の酵素の遺伝子が変化すると病気になりますか？
なります。FH遺伝子の変化はHLRCC（遺伝性平滑筋腫症腎細胞がん）やフマラーゼ欠損症、SDHA・SDHB・SDHC・SDHDなどの変化は遺伝性の褐色細胞腫・パラガングリオーマ、DLD遺伝子の変化はジヒドロリポアミド脱水素酵素欠損症の原因になります。当院では、TCA回路異常症の遺伝子パネル検査などで原因の遺伝子を調べられます。
まとめ
TCA回路（クエン酸回路・クレブス回路）は、ミトコンドリアのマトリックスで、アセチルCoAを8つの反応で分解する回路です[1]。1回転で二酸化炭素2個、NADH3個、FADH2 1個、GTP（ATP）1個ができ、NADHとFADH2は電子伝達系でのATPづくりに使われます。
物質の順番は「奥の池に、少し降り（オ・ク・イ・ケ・ス・コ・フ・リ）」で覚えられます。回路の酵素の遺伝子の変化は、HLRCC・フマラーゼ欠損症・遺伝性パラガングリオーマなどの原因になり[4][5][7]、遺伝子検査で調べることができます。
🧬 クエン酸回路（TCA回路）の遺伝子の検査を考えている方へ
当院では、FH・SUCLA2・ACO2など15遺伝子を調べるTCA回路異常症の遺伝子パネル検査（税込330,000円）と、FH・SDHA〜SDHDを含む遺伝性がん遺伝子検査（154遺伝子・税込330,000円）を行っています。検査の前に臨床遺伝専門医が遺伝カウンセリングを行い、結果も遺伝カウンセリングでご説明してからマイページにアップします。
参考文献
- [1] Martínez-Reyes I, Chandel NS. Mitochondrial TCA cycle metabolites control physiology and disease. Nat Commun. 2020;11(1):102. [DOI 10.1038/s41467-019-13668-3（PMC6941980）]
- [2] Krebs HA, Johnson WA. The role of citric acid in intermediate metabolism in animal tissues. FEBS Lett. 1980;117(Suppl 1)（1937年の論文の再録）. [DOI 10.1016/0014-5793(80)80564-3]
- [3] The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1953. NobelPrize.org. [nobelprize.org]
- [4] Kamihara J, Schultz KA, Rana HQ. FH Tumor Predisposition Syndrome. In: Adam MP, et al., eds. GeneReviews®. University of Washington, Seattle; 2006 (last revision 2020 Aug 13). [NCBI Bookshelf NBK1252]
- [5] Coman D, Kranc KR, Christodoulou J. Fumarate Hydratase Deficiency. In: Adam MP, et al., eds. GeneReviews®. University of Washington, Seattle (last update 2020 Apr 23). [NCBI Bookshelf NBK1506]
- [6] Watt IN, Montgomery MG, Runswick MJ, Leslie AGW, Walker JE. Bioenergetic cost of making an adenosine triphosphate molecule in animal mitochondria. Proc Natl Acad Sci U S A. 2010;107(39):16823-16827. [DOI 10.1073/pnas.1011099107]
- [7] Else T, Greenberg S, Fishbein L. Hereditary Paraganglioma-Pheochromocytoma Syndromes. In: Adam MP, et al., eds. GeneReviews®. University of Washington, Seattle; 2008 (updated 2023 Sep 21). [NCBI Bookshelf NBK1548]
- [8] Baysal BE, Ferrell RE, Willett-Brozick JE, et al. Mutations in SDHD, a mitochondrial complex II gene, in hereditary paraganglioma. Science. 2000;287(5454):848-851. [PubMed 10657297]
- [9] Bourgeron T, Rustin P, Chretien D, et al. Mutation of a nuclear succinate dehydrogenase gene results in mitochondrial respiratory chain deficiency. Nat Genet. 1995;11(2):144-149. [PubMed 7550341]
- [10] Jackson CB, Nuoffer JM, Hahn D, et al. Mutations in SDHD lead to autosomal recessive encephalomyopathy and isolated mitochondrial complex II deficiency. J Med Genet. 2014;51(3):170-175. [PubMed 24367056]
- [11] Quinonez SC, Thoene JG. Dihydrolipoamide Dehydrogenase Deficiency. In: Adam MP, et al., eds. GeneReviews®. University of Washington, Seattle; 2014 (updated 2021). [NCBI Bookshelf NBK220444]
- [12] Remacha L, Pirman D, Mahoney CE, et al. Recurrent germline DLST mutations in individuals with multiple pheochromocytomas and paragangliomas. Am J Hum Genet. 2019;104(4):651-664. [DOI 10.1016/j.ajhg.2019.02.017]
- [13] El-Hattab AW, Scaglia F. Mitochondrial DNA depletion syndromes: review and updates of genetic basis, manifestations, and therapeutic options. Neurotherapeutics. 2013;10(2):186-198. [DOI 10.1007/s13311-013-0177-6]
- [14] Menko FH, Maher ER, Schmidt LS, et al. Hereditary leiomyomatosis and renal cell cancer (HLRCC): renal cancer risk, surveillance and treatment. Fam Cancer. 2014;13(4):637-644. [DOI 10.1007/s10689-014-9735-2]
