{{위키데이터 속성 추적}}
[[파일:Reductive TCA cycle.png|섬네일|역시트르산 회로 또는 환원적 시트르산 회로의 모식도. 역시트르산 회로의 모든 반응물, 중간생성물 및 생성물이 표시되어 있다.]]

'''역시트르산 회로'''({{llang|en|reverse citric acid cycle}})는 일부 [[세균]]이 [[에너지]]가 풍부한 [[환원제]]를 [[전자 공여체]]로 사용하여 [[이산화 탄소]]와 [[물]]로부터 [[탄소 화합물]]을 생성하기 위해 사용하는 일련의 [[화학 반응]]이다. '''역크렙스 회로'''({{llang|en|reverse Krebs cycle}}) '''역트라이카복실산 회로'''({{llang|en|reverse tricarboxylic acid cycle}}), '''역TCA 회로'''({{llang|en|reverse TCA cycle}}), '''환원적 트라이카복실산 회로'''({{llang|en|reductive tricarboxylic acid cycle}}), '''환원적 TCA 회로'''({{llang|en|reductive TCA cycle}})라고도 한다.

역시트르산 회로는 [[시트르산 회로]]의 역방향으로 진행된다. [[시트르산 회로]]가 [[탄수화물]]을 사용하여 [[CO2|CO<sub>2</sub>]]와 [[H2O|H<sub>2</sub>O]]로 산화시키는 반면 역시트르산 회로는 CO<sub>2</sub>와 H<sub>2</sub>O를 사용하여 탄소 화합물을 만든다. 이 과정은 일부 [[세균]](예: [[산수균류]](Aquificota))가 탄소 화합물을 합성하는 데 사용되며, 때로는 [[전자 공여체]]로 [[수소]], [[황화물]] 또는 [[싸이오황산염]]을 사용한다.<ref name=":0">{{저널 인용| vauthors = Evans MC, Buchanan BB, Arnon DI | title = A new ferredoxin-dependent carbon reduction cycle in a photosynthetic bacterium | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 55 | issue = 4 | pages = 928–934 | date = April 1966 | pmid = 5219700 | pmc = 224252 | doi = 10.1073/pnas.55.4.928 | doi-access = free | bibcode = 1966PNAS...55..928E }}</ref><ref>{{저널 인용| vauthors = Buchanan BB, Arnon DI | title = A reverse KREBS cycle in photosynthesis: consensus at last | journal = Photosynthesis Research | volume = 24 | pages = 47–53 | year = 1990 | pmid = 11540925 | doi = 10.1007/BF00032643 | s2cid = 2753977 }}</ref> 이 과정은 다양한 미생물과 고등 생물에서 일어나는 [[오탄당 인산 경로|환원적 오탄당 인산 경로]]에서 무기 탄소의 고정에 대한 대안으로 볼 수 있다.

== 시트르산 회로와의 차이점 ==
역시트르산 회로 또는 환원적 시트르산 회로는 산화적 시트르산 회로와는 달리 몇 가지 중요한 차이점이 있다. 역시트르산 회로는 [[시트르산 분해효소]], [[푸마르산 환원효소]], α-케토글루타르산 생성효소라는 세 가지 특이적인 효소를 가지고 있다.

[[시트르산]]이 [[옥살로아세트산]]과 [[아세트산]]으로 분리되는 것은 [[시트르산 생성효소]]의 역반응이 아니라 [[시트르산 분해효소]]에 의해 촉매된다.<ref name="Bar-EvenNoor20123">{{저널 인용|vauthors=Bar-Even A, Noor E, Milo R |date=March 2012 |title=A survey of carbon fixation pathways through a quantitative lens |journal=Journal of Experimental Botany |volume=63 |issue=6 |pages=2325–2342 |doi=10.1093/jxb/err417 |pmid=22200662 |doi-access=free}}</ref> [[석신산 탈수소효소]]는 [[푸마르산 환원효소]]에 의해 대체되고 [[α-케토글루타르산 탈수소효소]]는 α-케토글루타르산 생성효소에 의해 대체된다.

[[석신산]]이 [[α-케토글루타르산]]으로 전환되는 과정도 다르다. 산화 반응에서 이 단계는 [[NADH]]의 환원과 짝지어진다. 그러나 α-케토글루타르산의 석신산으로의 산화는 에너지적으로 매우 유리하기 때문에 NADH로는 역반응을 유도할 환원력이 부족하게 된다. 역시트르산 회로에서 이 반응은 감소된 낮은 전위의 [[페레독신]]을 사용해야 한다.<ref name="Bar-EvenNoor2012">{{저널 인용| vauthors = Bar-Even A, Noor E, Milo R | title = A survey of carbon fixation pathways through a quantitative lens | journal = Journal of Experimental Botany | volume = 63 | issue = 6 | pages = 2325–2342 | date = March 2012 | pmid = 22200662 | doi = 10.1093/jxb/err417 | doi-access = free }}</ref>

== 초기 생명체와의 관련성 ==
이 반응은 생물이 존재하기 이전의 초기 지구 환경에 대한 가능한 후보이기 때문에 [[생명의 기원]] 연구에서의 관심사이다. 역시트르산 회로의 일부 비연속적인 단계는 [[광화학]]을 통한 미네랄에 의해 [[촉매]]될 수 있는 반면,<ref>{{저널 인용|title=Driving parts of Krebs cycle in reverse through mineral photochemistry|journal=Journal of the American Chemical Society|date=December 2006|volume=128|issue=50|pages=16032–16033|doi=10.1021/ja066103k|pmid=17165745|vauthors=Zhang XV, Martin ST}}</ref> 전체 2단계 및 3단계 순서는 산성 조건에서 [[철]]과 같은 [[금속 이온]]([[환원제]])에 의해 촉진될 수 있다는 것이 밝혀졌다. 게다가 광화학을 겪는 이들 생물체는 시트르산 회로를 활용할 수 있고 실제로 활용한다.<ref name=":0" /> 그러나 조건은 매우 가혹하며 1 M의 [[염산]] 또는 1 M의 [[황산]]과 80~140 °C의 높은 열을 필요로 한다.<ref>{{저널 인용| vauthors = Muchowska KB, Varma SJ, Chevallot-Beroux E, Lethuillier-Karl L, Li G, Moran J | title = Metals promote sequences of the reverse Krebs cycle | language = En | journal = Nature Ecology & Evolution | volume = 1 | issue = 11 | pages = 1716–1721 | date = November 2017 | pmid = 28970480 | pmc = 5659384 | doi = 10.1038/s41559-017-0311-7 }}</ref>

역시트르산 회로가 초기 생명체와 [[생체분자]]에 기여하는 이러한 기능과 함께 역시트르산 회로는 [[효소]]의 사용 없이는 완성될 수 없었을 것으로 생각된다. 역시트르산 회로를 작동시키기 위해 고도로 산화된 화학종을 환원시키는 [[화학 반응속도론|속도론적]] 및 열역학적 매개 변수는 [[효소]]로 알려진 생물학적 촉매의 필수적인 작용이 없이는 불가능해 보인다. 역시트르산 회로의 일부 반응의 속도는 너무 느려서 효소가 없었다면 지구 상의 생명체가 만들어지는 데 크게 지장을 받았을 것이다. 역시트르산 회로의 [[열역학]]을 고려하면 생성물에서 반응물로 이동하는 [[깁스 자유 에너지]]의 증가는 반응이 너무 [[에너지 흡수반응|에너지 흡수성]]이기 때문에 [[피로인산염]]을 에너지원으로 만들지 않을 것이다.<ref>{{저널 인용|vauthors=Ross DS |date=February 2007 |title=The viability of a nonenzymatic reductive citric acid cycle--kinetics and thermochemistry |journal=Origins of Life and Evolution of the Biosphere |volume=37 |issue=1 |pages=61–65 |bibcode=2007OLEB...37...61R |doi=10.1007/s11084-006-9017-6 |pmid=17136437 |s2cid=2208326}}</ref> 그러나 [[시트르산 회로]], [[글리옥실산 회로]] 및 역시트르산 회로의 비효소적 전구체가 산화 반응과 환원 반응이 함께 작용하는 곳에서 시작되었을 수 있다고 제안된다. 나중에 ATP를 활용한 [[카복실화]]를 사용하면 역시트르산 회로의 일부가 일어날 수 있다.<ref>{{저널 인용|last=Muchowska |first=Kamila B. |last2=Varma |first2=Sreejith J. |last3=Moran |first3=Joseph |date=1 May 2019 |title=Synthesis and breakdown of universal metabolic precursors promoted by iron |url=https://www.nature.com/articles/s41586-019-1151-1 |journal=Nature |language=en |volume=569 |issue=7754 |pages=104–107 |doi=10.1038/s41586-019-1151-1 |issn=1476-4687}}</ref>

[[모든 생물의 공통 조상]]에서도 역시트르산 회로는 불완전한 것으로 제안된다.<ref>{{저널 인용| vauthors = Harrison SA, Palmeira RN, Halpern A, Lane N | title = A biophysical basis for the emergence of the genetic code in protocells | journal = Biochimica et Biophysica Acta. Bioenergetics | volume = 1863 | issue = 8 | pages = 148597 | date = November 2022 | pmid = 35868450 | doi = 10.1016/j.bbabio.2022.148597 | doi-access = free }}</ref><ref>{{저널 인용| vauthors = Muchowska KB, Varma SJ, Moran J | title = Nonenzymatic Metabolic Reactions and Life's Origins | journal = Chemical Reviews | volume = 120 | issue = 15 | pages = 7708–7744 | date = August 2020 | pmid = 32687326 | doi = 10.1021/acs.chemrev.0c00191 }}</ref> 싸이오에스터화 및 가수분해를 포함한 역시트르산 회로의 많은 반응들은 심해 알칼리 [[열수분출공]]에서 [[황화 철]] 광물에 의해 촉매될 수 있다.<ref>{{저널 인용| vauthors = Akbari A, Palsson BO | title = Metabolic homeostasis and growth in abiotic cells | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 120 | issue = 19 | pages = e2300687120 | date = May 2023 | pmid = 37126695 | pmc = 10175716 | doi = 10.1073/pnas.2300687120 }}</ref> 최근에는 수성 미세액적이 역시트르산 회로에서 환원적 카복실화 반응을 촉진하는 것으로 나타났다.<ref>{{저널 인용|last=Ju |first=Yun |last2=Zhang |first2=Hong |last3=Jiang |first3=Yanxiao |last4=Wang |first4=Wenxin |last5=Kan |first5=Guangfeng |last6=Yu |first6=Kai |last7=Wang |first7=Xiaofei |last8=Liu |first8=Jilin |last9=Jiang |first9=Jie |date=2023-09-07 |title=Aqueous microdroplets promote C–C bond formation and sequences in the reverse tricarboxylic acid cycle |url=https://www.nature.com/articles/s41559-023-02193-8 |journal=Nature Ecology & Evolution |language=en |pages=1–11 |doi=10.1038/s41559-023-02193-8 |issn=2397-334X}}</ref>

== 의학적 관련성 ==
역시트르산 회로는 [[흑색종]]이 [[병태생리학]]에서 중요한 역할을 하는 것으로 제안되었다. 흑색종 종양은 [[노폐물]]을 활용하기 위해 정상적인 [[대사 경로]]를 변경하는 것으로 알려져 있다. 이러한 대사적 적응은 종양이 대사 요구에 적응하는 데 도움을 준다. 가장 잘 알려진 적응은 종양이 [[포도당]] 섭취와 활용을 증가시키는 [[바르부르크 효과]]이다. [[글루타민]]은 [[아세틸-CoA]]를 생성하기 위해 역시트르산 회로에서 활용되는 것으로 알려진 물질 중 하나이다.<ref>{{저널 인용| vauthors = Filipp FV, Scott DA, Ronai ZA, Osterman AL, Smith JW | title = Reverse TCA cycle flux through isocitrate dehydrogenases 1 and 2 is required for lipogenesis in hypoxic melanoma cells | journal = Pigment Cell & Melanoma Research | volume = 25 | issue = 3 | pages = 375–383 | date = May 2012 | pmid = 22360810 | pmc = 3329592 | doi = 10.1111/j.1755-148X.2012.00989.x }}</ref> 이러한 유형의 미토콘드리아 활동은 암을 유발하는 세포를 식별하고 표적으로 삼는 새로운 방법을 제공할 수 있다.<ref>{{저널 인용| vauthors = Wise DR, Ward PS, Shay JE, Cross JR, Gruber JJ, Sachdeva UM, Platt JM, DeMatteo RG, Simon MC, Thompson CB | display-authors = 6 | title = Hypoxia promotes isocitrate dehydrogenase-dependent carboxylation of α-ketoglutarate to citrate to support cell growth and viability | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 108 | issue = 49 | pages = 19611–19616 | date = December 2011 | pmid = 22106302 | pmc = 3241793 | doi = 10.1073/pnas.1117773108 | bibcode = 2011PNAS..10819611W | doi-access = free }}</ref>

== 미생물의 역시트르산 회로의 이용 ==
티오미크로스피라 데니트리피칸스(''Thiomicrospira denitrificans''), 칸디다투스 아크로박터(''Candidatus Arcobacter''), [[클로로바쿨룸 테피둠]](''Chlorobaculum tepidum'')은 역시트르산 회로를 활용하여 CO<sub>2</sub>를 탄소 화합물로 전환시키는 것으로 나타났다. 무엇보다도 역시트르산 회로를 사용하는 이러한 세균의 능력은 이들이 조상 [[프로테오박테리아]]로부터 유래되었으며 역시트르산 회로를 사용하는 다른 생물체가 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 많다는 생각을 뒷받침한다.<ref>{{저널 인용| vauthors = Hügler M, Wirsen CO, Fuchs G, Taylor CD, Sievert SM | title = Evidence for autotrophic CO2 fixation via the reductive tricarboxylic acid cycle by members of the epsilon subdivision of proteobacteria | journal = Journal of Bacteriology | volume = 187 | issue = 9 | pages = 3020–3027 | date = May 2005 | pmid = 15838028 | doi = 10.1128/JB.187.9.3020-3027.2005 | pmc = 1082812 }}</ref>

== 같이 보기 ==
* [[시트르산 회로]]
* [[탄소 고정]]
* [[캘빈 회로]]

== 각주 ==
{{각주}}

{{물질대사}}

[[분류:시트르산 회로]]
[[분류:대사경로]]
[[분류:생명의 기원]]