クレブス回路の歴史

事実

クレブス回路は、トリカルボン酸回路（TCA回路）やクエン酸回路とも呼ばれ、細胞呼吸の第2段階を担います。解糖系で生成されたピルビン酸がミトコンドリアへ入り、酸化的リン酸化へとつながる重要なプロセスです。ミトコンドリア基質で行われ、酸素呼吸におけるATP産生の中心的役割を果たします。

歴史

クレブスが1937年に回路を解明する以前、嫌気的エネルギー産生の研究はすでに進んでいました。1897年にハンス・ブッフナーとエドゥアルド・ブッフナーが解糖系を偶然に発見し、1920年代から1930年代にかけてオットー・マイヤーホフ、グスタフ・エンブデン、オットー・ワーバーグ、カール・コリ、ガーティ・コリらが嫌気的代謝の詳細を明らかにしました。1906年から1920年にかけて、トルステン・トゥーンベルクは動物組織中の有機物酸化を調べ、細胞呼吸の全体像に向けた第一歩を踏み出しました。

発見

1930年代半ば、細胞呼吸の中間段階に関するピースが次第に揃い始めました。1935年、アルバート・センテ＝ジューゴーイがハトの胸筋を実験材料として採用し、トゥーンベルクが観察した物質が触媒的に働くことを示しました。1937年初頭、クレブスらはクエン酸が触媒として機能することを発見し、同時にC. マルティウスとF. クヌープがクエン酸酸化産物としてケトグルタル酸を同定しました。3月から6月にかけてシェフィールドの研究室で、オキサロ酢酸がピルビン酸や他の化合物と結合してクエン酸を形成し、回路が閉じることが明らかになりました。

意義

クレブスの研究は、細胞呼吸の欠けていたピースを埋め、エネルギー生成の全体像を描き出す重要な成果でした。この功績により、クレブスは1953年に生理学・医学賞（ノーベル賞）を受賞しています。

その後

細胞呼吸の最後の段階である酸化的リン酸化の解明は、次なる課題でした。1937年、ハーマン・カルカールがATPと呼吸の関係を示し、フリッツ・リプマンがATPを細胞の主要エネルギー源として明らかにしました。その後、ピーター・ミッチェル、デイビッド・E・グリーン、ポール・D・ボイヤー、ジョン・E・ウォーカーらがATP合成機構の研究を進め、現在も研究は続いています。