生化学：ピリミジンの恒常性は、統制型オーバーフロー代謝によって維持されている
Nature 500, 7461 doi: 10.1038/nature12445
細胞における代謝は、入手できる栄養素を利用可能な形のエネルギーや生合成前駆体に変換する過程である。代謝過程は、栄養素の効率よい利用と、代謝恒常性を促進するように調節されている。合成経路の最終産物によって、その経路へ入る1番目の反応が阻害されるフィードバック阻害は、生合成を制御する古典的方法である。典型的な例の1つが、大腸菌（Escherichia coli）のピリミジン経路で、経路の第一段階で働く酵素がシチジン三リン酸によってアロステリックに阻害される。しかし、この調節が働かないようにした場合の生理的影響は、これまで調べられていなかった。今回我々は、生合成産物の流量が調節不能になった場合でも、ピリミジン経路の最終産物濃度の厳密な調節を可能にする、また別の調節戦略を見いだした。この調節機構には、経路の終端近くで働く酵素のウリジン一リン酸キナーゼの協調的フィードバック調節が関わっている。このフィードバックによって、経路の中間体であるウリジン一リン酸が集積し、次いでこれがこれまで生理的機能が不明だった、保存されているホスファターゼ（今回、UmpHと命名）によって分解される。このような統制型オーバーフロー代謝によって、ウラシルの排出と引き替えにウリジン三リン酸とシチジン三リン酸の濃度の恒常性が保たれ、エネルギーが制限されている間、増殖を遅らせることが可能になる。この統制型オーバーフローによる調節機構を働かなくさせると、ピリミジンの豊富な環境での増殖が損なわれる。従って、ピリミジンの恒常性維持には、代謝効率を高める古典的なフィードバック阻害と、最終産物の恒常性を確保するオーバーフロー代謝という二重の調節機構が関わっている。
