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| '''Thiamine pyrophosphate''' ('''TPP''' or '''ThPP'''), or '''thiamine diphosphate''' ('''ThDP'''), or '''cocarboxylase''' is a [[thiamine]] (vitamin B<sub>1</sub>) [[Derivative (chemistry)|derivative]] which is produced by the [[enzyme]] [[thiamine diphosphokinase]]. Thiamine pyrophosphate is a [[cofactor (biochemistry)|cofactor]] that is present in all living systems, in which it catalyzes several [[Biochemistry|biochemical]] reactions. | | '''チアミンピロリン酸'''('''TPP'''または'''ThPP''')、または'''チアミン二リン酸'''('''ThDP''')、または'''コカルボキシラーゼ'''は、[[enzyme/ja|酵素]][[thiamine diphosphokinase/ja|チアミンジホスホキナーゼ]]によって生成される[[thiamin/ja|チアミン]](ビタミンB<sub>1</sub>)の[[derivative (chemistry)/ja|誘導体]]である。チアミン・ピロリン酸は[[cofactor (biochemistry)/ja|補因子]]であり、すべての生体系に存在し、いくつかの[[Biochemistry/ja|生化学]]反応を触媒する。 |
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| | チアミンピロリン酸は[[cytosol/ja|細胞質]]で合成され、細胞質ではトランスケトラーゼの活性に、ミトコンドリアではピルビン酸、オキソグルタル酸、分岐鎖ケト酸デヒドロゲナーゼの活性に必要である。現在までに、ThPPとThMPのミトコンドリア輸送を担うものとして、酵母ThPPキャリアー(Tpc1p)、ヒトTpc、''[[Drosophila melanogaster/ja|ショウジョウバエ]]''が同定されている。ThPPは、[[diet (nutrition)/ja|食事療法]]におけるチアミンの欠乏に起因する[[peripheral nervous system/ja|末梢神経系]]の[[disease/ja|病気]][[beriberi/ja|脚気]]との関連性から、ヒトの[[essential nutrient/ja|必須栄養素]]([[vitamin/ja|ビタミン]])として初めて発見された。 |
| Thiamine pyrophosphate is synthesized in the [[cytosol]] and is required in the cytosol for the activity of transketolase and in the mitochondria for the activity of pyruvate-, oxoglutarate- and branched chain keto acid dehydrogenases. To date, the yeast ThPP carrier (Tpc1p) the human Tpc and the ''[[Drosophila melanogaster]]'' have been identified as being responsible for the mitochondrial transport of ThPP and ThMP. It was first discovered as an [[essential nutrient]] ([[vitamin]]) in humans through its link with the [[peripheral nervous system]] [[disease]] [[beriberi]], which results from a deficiency of thiamine in the [[Diet (nutrition)|diet]].
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| | TPPは多くの酵素反応において[[coenzyme/ja|補酵素]]として働く: |
| TPP works as a [[coenzyme]] in many enzymatic reactions, such as:
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| | * [[Pyruvate dehydrogenase/ja|ピルビン酸デヒドロゲナーゼ]]複合体 |
| * [[Pyruvate dehydrogenase]] complex | | * [[ethanol fermentation/ja|エタノール発酵]]における[[Pyruvate decarboxylase/ja|ピルビン酸脱炭酸酵素]] |
| * [[Pyruvate decarboxylase]] in [[ethanol fermentation]] | | * [[Alpha-ketoglutarate dehydrogenase/ja|α-ケトグルタル酸デヒドロゲナーゼ]]複合体 |
| * [[Alpha-ketoglutarate dehydrogenase]] complex | | * [[Branched-chain amino acid dehydrogenase/ja|分岐鎖アミノ酸デヒドロゲナーゼ]]複合体 |
| * [[Branched-chain amino acid dehydrogenase]] complex | | * [[2-hydroxyphytanoyl-CoA lyase/ja|2-ヒドロキシフィタノイル-CoAリアーゼ]] |
| * [[2-hydroxyphytanoyl-CoA lyase]] | | * [[Transketolase/ja|トランスケトラーゼ]] |
| * [[Transketolase]] | |
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| | ==化学{{Anchor|Chemistry}}== |
| ==Chemistry== | | [[Image:TPP-ylide.svg|thumb|right|TPPの「イリド型」]] |
| [[Image:TPP-ylide.svg|thumb|right|The "ylide form" of TPP.]] | |
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| | 化学的には、TPPは[[pyrimidine/ja|ピリミジン]]環から成り、その環は[[thiazole/ja|チアゾール]]環に接続され、さらにその環は[[pyrophosphate/ja|ピロリン酸]](第二リン酸)[[functional group/ja|官能基]]に接続されている。 |
| Chemically, TPP consists of a [[pyrimidine]] ring which is connected to a [[thiazole]] ring, which is in turn connected to a [[pyrophosphate]] (diphosphate) [[functional group]].
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| | TPP分子で最もよく反応に関与する部分は、[[nitrogen/ja|窒素]]と[[sulfur/ja|硫黄]]を含むチアゾール環である。したがって、チアゾール環は分子の「試薬部分」である。この環のC2は、その[[proton/ja|プロトン]]を供与して[[carbanion/ja|カルバニオン]]を形成することで、[[acid/ja|酸]]として作用することができる。通常、カルバニオンを形成する反応は非常に不利であるが、カルバニオンのすぐ隣の4価の窒素上の正電荷が負電荷を安定化させ、反応をより有利にする。隣接する原子に正と負の電荷を持つ化合物は[[ylide/ja|イリド]]と呼ばれるので、TPPのカルバニオン型を「イリド型」と呼ぶこともある。 |
| The part of TPP molecule that is most commonly involved in reactions is the thiazole ring, which contains [[nitrogen]] and [[sulfur]]. Thus, the thiazole ring is the "reagent portion" of the molecule. The C2 of this ring is capable of acting as an [[acid]] by donating its [[proton]] and forming a [[carbanion]]. Normally, reactions that form carbanions are highly unfavorable, but the positive charge on the tetravalent nitrogen just adjacent to the carbanion stabilizes the negative charge, making the reaction much more favorable. A compound with positive and negative charges on adjacent atoms is called an [[ylide]], so sometimes the carbanion form of TPP is referred to as the "ylide form".
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| | ==反応のメカニズム{{Anchor|Reaction mechanisms}}== |
| ==Reaction mechanisms== | | ピルビン酸デヒドロゲナーゼ、α-ケトグルタル酸デヒドロゲナーゼ、トランスケトラーゼなどのいくつかの反応において、TPPは可逆的な脱炭酸反応(基質化合物の、[[carbonyl group/ja|カルボニル基]]と隣接する反応性基-通常は[[carboxylic acid/ja|カルボン酸]]または[[Alcohol (chemistry)/ja|アルコール]]-をつなぐ炭素-炭素結合の開裂)を触媒する。これは4つの基本的なステップで達成される: |
| In several reactions, including that of pyruvate dehydrogenase, alpha-ketoglutarate dehydrogenase, and transketolase, TPP catalyses the reversible decarboxylation reaction (aka cleavage of a substrate compound at a carbon-carbon bond connecting a [[carbonyl group]] to an adjacent reactive group—usually a [[carboxylic acid]] or an [[Alcohol (chemistry)|alcohol]]). It achieves this in four basic steps:
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| | #TPPイリドのカルバニオンは[[nucleophilic attack/ja|求核攻撃]]基質のカルボニル基を攻撃する。 (これはTPPと基質の間に単結合を形成する)。 |
| #The carbanion of the TPP ylid [[nucleophilic attack|nucleophilically attacks]] the carbonyl group on the substrate. (This forms a single bond between the TPP and the substrate.) | | #基質上の標的結合は切断され、その電子はTPPに向かって押し出される。 これは基質の炭素とTPPの炭素の間に二重結合を作り、TPPのN-C二重結合の電子を完全に窒素原子に押しつけ、窒素原子をプラスから中性に還元する。 |
| #The target bond on the substrate is broken, and its electrons are pushed towards the TPP. This creates a double bond between the substrate carbon and the TPP carbon and pushes the electrons in the N-C double bond in TPP entirely onto the nitrogen atom, reducing it from a positive to neutral form. | | #ステップ2の逆で、電子は反対方向に押し戻され、基質炭素と別の原子の間に新たな結合を形成する。(脱炭酸酵素の場合、これは新しい炭素-水素結合を形成する。 トランスケトラーゼの場合、これは新しい基質分子を攻撃し、新しい炭素-炭素結合を形成する)。 |
| #In what is essentially the reverse of step two, the electrons push back in the opposite direction forming a new bond between the substrate carbon and another atom. (In the case of the decarboxylases, this creates a new carbon-hydrogen bond. In the case of transketolase, this attacks a new substrate molecule to form a new carbon-carbon bond.) | | #ステップ1とは本質的に逆で、TPP-基質結合が切断され、TPPイリドと基質カルボニルが再構成される。 |
| #In what is essentially the reverse of step one, the TPP-substrate bond is broken, reforming the TPP ylid and the substrate carbonyl. | |
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| [[File:TPP Mechanism.svg|TPP Mechanism]] | | [[File:TPP Mechanism.svg|TPPメカニズム]] |
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| <gallery mode=packed style="text-align:left"> | | <gallery mode=packed style="text-align:left"> |
| Image:TPP_thiazolium.svg|The TPP thiazolium ring can be deprotonated at C2 to become an ylid. | | Image:TPP_thiazolium.svg|TPPチアゾリウム環はC2で脱プロトン化され、イリドになることができる。 |
| Image:Thiamine pyrophosphate ng.png|A full view of TPP. The arrow indicates the acidic proton. | | Image:Thiamine pyrophosphate ng.png|TPPの全容。 矢印は酸性プロトンを示す。 |
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| | ==こちらも参照== |
| ==See also==
| | * [[TPP riboswitch/ja]] |
| * [[TPP riboswitch]] | |
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| | ==外部リンク== |
| ==External links==
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| *[http://www.uic.edu/classes/phar/phar332/Clinical_Cases/vitamin%20cases/thiamin/thiamin_pyrophosphate.htm UIC.edu] | | *[http://www.uic.edu/classes/phar/phar332/Clinical_Cases/vitamin%20cases/thiamin/thiamin_pyrophosphate.htm UIC.edu] |
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| | {{Enzyme cofactors/ja}} |
| {{Enzyme cofactors}} | |
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| {{二次利用|date=3 November 2023}}
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| [[Category:Cofactors]] | | [[Category:Cofactors]] |
| [[Category:Organophosphates]] | | [[Category:Organophosphates]] |
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| [[Category:Thiamine]] | | [[Category:Thiamine]] |
| [[Category:Pyrophosphates]] | | [[Category:Pyrophosphates]] |
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