{{위키데이터 속성 추적}}
'''포도당신생합성'''(葡萄糖新生合成, {{llang|en|gluconeogenesis}}, '''GNG''')은 특정 비[[탄수화물]] [[기질 (화학)|기질]]로부터 [[포도당]]을 생성하는 [[대사 경로]]이다. 포도당신생합성은 [[식물]], [[동물]], [[균류]], [[세균]] 및 기타 [[미생물]]에 존재하는 보편적인 대사 경로이다.<ref>{{서적 인용| first1 = David L | last1 = Nelson | first2 = Michael M | last2 = Cox | name-list-style = vanc |url=https://archive.org/details/lehningerprincip01lehn/page/724|title=Lehninger Principles of Biochemistry|publisher=Worth Publishers|year=2000|isbn=978-1-57259-153-0|location=USA|page=[https://archive.org/details/lehningerprincip01lehn/page/724 724]}}</ref> [[척추동물]]에서 포도당신생합성은 주로 [[간]]에서 일어나며, 간보다는 덜하지만 [[콩팥 겉질]]에서도 일어난다. 포도당신생합성은 [[혈당량]]을 유지하고 낮은 수치의 혈당([[저혈당증]])을 피하기 위해 사람과 다른 많은 동물들이 사용하는 두 가지 기본적인 메커니즘(다른 하나는 [[글리코젠 분해]]) 중 하나이다.<ref>{{웹 인용|last=Silva|first=Pedro | name-list-style = vanc |title=The Chemical Logic Behind Gluconeogenesis|url=http://www2.ufp.pt/~pedros/bq/gng.htm| url-status=dead|archive-url=https://web.archive.org/web/20090826043311/http://www2.ufp.pt/~pedros/bq/gng.htm|archive-date=August 26, 2009|access-date=September 8, 2009}}</ref> [[반추동물]]의 경우 식이성 탄수화물을 대사하는 경향이 있기 때문에 [[단식]], [[저탄수화물 식이]], [[운동 (활동)|운동]] 등과 관계없이 포도당신생합성이 일어난다.<ref name="Beitz2004" /> 다른 많은 동물에서 포도당신생합성은 [[단식]], [[굶주림|기아]], 저탄수화물 식이 또는 격렬한 운동을 하는 동안 일어난다.

사람에서 포도당신생합성의 기질은 피루브산 또는 [[해당과정]]의 [[대사 중간생성물]]로 전환될 수 있는 비탄수화물 공급원으로부터 유래할 수 있다(그림 참조). 이러한 기질로는 [[단백질]] 분해의 경우 [[포도당생성성 아미노산]]([[케톤체생성성 아미노산]]은 아님), [[지질 (생물학)|지질]]([[트라이글리세라이드]]와 같은)의 분해로 생성되는 [[글리세롤]], 홀수 지방산(짝수 지방산은 아님, 아래 참조), [[코리 회로]]의 [[젖산]] 등이 있다. 장기간의 단식 상태에서 [[케톤체]]에서 유래한 아세톤은 지방산에서 포도당으로의 경로를 제공하는 기질로 역할을 할 수 있다.<ref name=":0">{{저널 인용| vauthors = Kaleta C, de Figueiredo LF, Werner S, Guthke R, Ristow M, Schuster S | title = In silico evidence for gluconeogenesis from fatty acids in humans | journal = PLOS Computational Biology | volume = 7 | issue = 7 | pages = e1002116 | date = July 2011 | pmid = 21814506 | pmc = 3140964 | doi = 10.1371/journal.pcbi.1002116 | bibcode = 2011PLSCB...7E2116K }}</ref> 대부분의 포도당신생합성은 간에서 일어나지만 콩팥에 의한 포도당신생합성의 상대적 기여는 당뇨병 및 장기간의 단식에서 증가한다.<ref name="pmid30370538">{{저널 인용| vauthors = Swe MT, Pongchaidecha A, Chatsudthipong V, Chattipakorn N, Lungkaphin A | title = Molecular signaling mechanisms of renal gluconeogenesis in nondiabetic and diabetic conditions | journal = Journal of Cellular Physiology | volume = 234 | issue = 6 | pages = 8134–8151 | date = June 2019 | pmid = 30370538 | doi = 10.1002/jcp.27598 | s2cid = 53097552 }}</ref>

포도당신생합성 경로는 [[아데노신 삼인산|ATP]] 또는 [[구아노신 삼인산|GTP]]의 [[가수분해]]와 짝을 지어 효과적으로 이 과정을 에너지 방출적인 과정으로 만들기 전까지 매우 에너지 흡수적인 과정이다. 예를 들어 [[피루브산]]에서 [[포도당 6-인산]]으로 이어지는 경로는 자발적으로 진행되기 위해 4분자의 ATP와 2분자의 GTP를 필요로 한다. 이들 ATP는 [[β 산화]]를 통해 [[지방산 대사|지방산 분해]]로부터 공급된다.<ref>{{서적 인용|last=Rodwell|first=Victor | name-list-style = vanc |title=Harper's illustrated Biochemistry, 30th edition|publisher=McGraw Hill|year=2015|isbn=978-0-07-182537-5|location=USA|pages=193}}</ref>

== 전구체 ==
[[파일:Amino acid catabolism revised.png|섬네일|300px|[[단백질생성성 아미노산]]의 이화작용. 아미노산은 포도당신생합성 경로로 들어가는 아미노산의 대사 생성물에 따라 다음과 같이 분류할 수 있다.<ref>{{서적 인용|chapter=20. Amino Acid Degradation and Synthesis |first1=Denise R|last1= Ferrier|first2=Pamela C|last2=Champe|first3=Richard A|last3=Harvey | name-list-style = vanc |title=Biochemistry (Lippincott's Illustrated Reviews) |publisher=Lippincott Williams & Wilkins |location= Hagerstwon, MD |isbn=978-0-7817-2265-0 |date=1 August 2004}}</ref> {{unordered list
 | [[포도당생성성 아미노산]]은 포도당신생합성에 의해 포도당으로 전환될 수 있는 아미노산이다.
 | [[케톤체생성성 아미노산]]은 케톤체의 전구체인 아세틸-CoA로 직접적으로 분해될 수 있는 아미노산이다. 이들은 [[케톤체생성]] 또는 [[지질 합성]]에 사용될 수 있다.
 | 일부 아미노산은 포도당생성성 아미노산이면서 케톤체생성성 아미노산이다.}}]]
사람에서 주요 포도당신생합성성 전구체로는 [[젖산]], [[글리세롤]]([[트라이글리세라이드]] 분자의 일부분), [[알라닌]] 및 [[글루타민]]이 있다. 전체적으로 이들은 전체 포도당신생합성의 90% 이상을 차지한다.<ref name="pmid11213896">{{저널 인용| vauthors = Gerich JE, Meyer C, Woerle HJ, Stumvoll M | title = Renal gluconeogenesis: its importance in human glucose homeostasis | journal = Diabetes Care | volume = 24 | issue = 2 | pages = 382–91 | date = February 2001 | pmid = 11213896 | doi = 10.2337/diacare.24.2.382 | url = https://www.researchgate.net/publication/12117257 | doi-access = free }}</ref> 다른 [[포도당생성성 아미노산]]들과 [[시트르산 회로]]의 모든 [[대사 중간생성물]]들([[옥살로아세트산]]으로의 전환을 통해)도 포도당신생합성을 위한 [[기질 (화학)|기질]]로 작용할 수 있다.<ref name = Garrett/> 일반적으로 사람의 음식물에 포함된 포도당신생합성성 기질의 섭취는 포도당신생합성을 증가시키지 않는다.<ref name="pmid18561209" />

[[반추동물]]에서 [[프로피온산]]은 주요 포도당신생합성성 기질이다.<ref name=Beitz2004>{{서적 인용| vauthors = Beitz DC | date = 2004 | chapter = Carbohydrate metabolism. | veditors = Reese WO | title = Dukes' Physiology of Domestic Animals | edition = 12th | publisher = Cornell Univ. Press | pages = 501–15 |isbn=978-0801442384}}</ref><ref>{{서적 인용| vauthors = Van Soest PJ | date = 1994 | title = Nutritional Ecology of the Ruminant | edition = 2nd | publisher = Cornell Univ. Press|isbn=978-1501732355}}</ref> 사람을 포함한 비반추동물에서 프로피온산은 홀수 지방산 및 가지사슬 지방산의 β 산화에서 생성되며, 포도당신생합성에 대한 비교적 미미한 기질이다.<ref>{{서적 인용| vauthors = Rodwell VW, Bender DA, Botham KM, Kennelly PJ, Weil PA | title = Harper's Illustrated Biochemistry | edition = 31st | date = 2018 | publisher = McGraw-Hill Publishing Company }}</ref><ref>{{서적 인용| vauthors = Baynes J, Dominiczak M | title = Medical Biochemistry | edition = 4th | date = 2014 | publisher = Elsevier }}</ref>

젖산은 간으로 다시 운반되어 [[젖산 탈수소효소]]를 사용하는 [[코리 회로]]에 의해 [[피루브산]]으로 전환된다. 그런 다음 포도당신생합성 경로의 첫 번째 기질인 피루브산을 사용하여 포도당을 생성할 수 있다.<ref name = Garrett>{{서적 인용|title=Principles of Biochemistry with a Human Focus |last1=Garrett |first1=Reginald H. | first2 = Charles M. | last2 = Grisham | name-list-style = vanc |year=2002 |publisher=Brooks/Cole, Thomson Learning |location=USA |isbn=978-0-03-097369-7 |pages=578, 585 }}</ref> 아미노산의 [[아미노기 전이]] 또는 [[탈아미노화]]는 탄소 골격이 직접적으로(피루브산 또는 옥살로아세트산으로) 또는 시트르산 회로를 통해 간접적으로 포도당신생합성 경로로 들어가는 것을 촉진한다. 코리 회로를 통한 젖산의 전체 포도당 생산에 대한 기여는 [[단식]] 기간에 따라 증가한다.<ref name="pmid9725823">{{저널 인용 | vauthors = Katz J, Tayek JA | title = Gluconeogenesis and the Cori cycle in 12-, 20-, and 40-h-fasted humans | journal = The American Journal of Physiology | volume = 275 | issue = 3 | pages = E537–42 | date = September 1998 | pmid = 9725823 | doi = 10.1152/ajpendo.1998.275.3.E537 | url = http://ajpendo.physiology.org/content/275/3/E537.long | access-date = 2023-04-13 | archive-date = 2017-12-02 | archive-url = https://web.archive.org/web/20171202185506/http://ajpendo.physiology.org/content/275/3/E537.long | url-status =  }}</ref> 구체적으로 지원자들을 대상으로 12시간, 20시간 및 40시간 단식 후 코리 회로를 통한 젖산의 포도당신생합성에 대한 기여는 각각 41%, 71% 및 92%였다.<ref name="pmid9725823" />

[[동물]]에서 짝수 [[지방산]]이 [[포도당]]으로 전환될 수 있는지 여부는 [[생화학]]에서의 오랜 질문이었다.<ref name = Figueiredo>{{저널 인용| vauthors = de Figueiredo LF, Schuster S, Kaleta C, Fell DA | title = Can sugars be produced from fatty acids? A test case for pathway analysis tools | journal = Bioinformatics | volume = 25 | issue = 1 | pages = 152–8 | date = January 2009 | pmid = 19117076 | doi = 10.1093/bioinformatics/btn621 | doi-access = free }}</ref> [[홀수 지방산]]은 산화되어 [[아세틸-CoA]] 및 [[프로피오닐-CoA]]를 생성할 수 있으며, 프로피오닐-CoA는 [[석시닐-CoA]]의 전구체 역할을 하며, 석시닐-CoA는 피루브산으로 전환되어 포도당신생합성 경로로 들어갈 수 있다. 대조적으로 짝수 지방산은 산화되어 아세틸-CoA만을 생성하며, 아세틸-CoA가 포도당신생합성 경로로 진입하려면 4탄소 다이카복실산 전구체를 생성하기 위한 [[글리옥실산 회로]]의 존재가 필요하다.<ref name = Garrett/> 글리옥실산 회로는 [[말산 생성효소]]와 [[아이소시트르산 분해효소]]를 포함하며 [[균류]], [[식물]], [[세균]]에 존재한다. 동물 조직에서 발견된 글리옥실산 회로 효소에 대한 일부 보고에도 불구하고, 두 가지 효소 기능을 모두 암호화하고 있는 유전자는 단일 이기능성 효소로 존재하는 [[선형동물]]에서만 발견되었다.<ref name="Liu">{{저널 인용| vauthors = Liu F, Thatcher JD, Barral JM, Epstein HF | title = Bifunctional glyoxylate cycle protein of Caenorhabditis elegans: a developmentally regulated protein of intestine and muscle | journal = Developmental Biology | volume = 169 | issue = 2 | pages = 399–414 | date = June 1995 | pmid = 7781887 | doi = 10.1006/dbio.1995.1156 | doi-access = free }}</ref><ref name="Kondrashov" /> 말산 생성효소만을 암호화하고 있는 유전자([[아이소시트르산]] 분해효소는 아님)는 [[절지동물]], [[극피동물]], 심지어 일부 [[척추동물]]을 포함한 다른 동물에서도 확인되었다. 말산 생성효소 유전자를 가지고 있는 것으로 밝혀진 포유류로는 [[단공류]]([[오리너구리]])와 [[유대류]]([[주머니쥐]])가 있지만 [[태반 포유류]]는 아니다.<ref name="Kondrashov">{{저널 인용| vauthors = Kondrashov FA, Koonin EV, Morgunov IG, Finogenova TV, Kondrashova MN | title = Evolution of glyoxylate cycle enzymes in Metazoa: evidence of multiple horizontal transfer events and pseudogene formation | journal = Biology Direct | volume = 1 | pages = 31 | date = October 2006 | pmid = 17059607 | pmc = 1630690 | doi = 10.1186/1745-6150-1-31 }}</ref>

사람에서 글리옥실산 회로의 존재는 발견되지 않았으며, 지방산은 사람에서 포도당으로 직접적으로 전환될 수 없다는 것이 널리 알려져 있다. [[탄소-14]](<sup>14</sup>C)는 지방산으로 공급될 때 포도당으로 끝나는 것으로 나타났지만<ref name="Weinman">{{저널 인용| vauthors = Weinman EO, Strisower EH, Chaikoff IL | title = Conversion of fatty acids to carbohydrate; application of isotopes to this problem and role of the Krebs cycle as a synthetic pathway | journal = Physiological Reviews | volume = 37 | issue = 2 | pages = 252–72 | date = April 1957 | pmid = 13441426 | doi = 10.1152/physrev.1957.37.2.252 }}</ref> 이것은 아세틸-CoA로부터 유래된 표지 원자를 포도당생성성 아미노산과 같은 다른 생리학적 공급원으로부터 유래된 탄소 원자와 상호교환이 가능한 [[시트르산 회로]]의 [[대사 중간생성물]] 풀에서 합쳐지는 것에서 예상될 수 있었다.<ref name="Figueiredo" /> 다른 포도당생성성 공급원이 없는 경우, 지방산의 산화로부터 유래한 2탄소 화합물인 [[아세틸-CoA]]는 2개의 탄소 원자가 시트르산 회로가 작동하는 동안 이산화 탄소로 방출되기 때문에 시트르산 회로를 거쳐서 포도당을 순생성할 수 없다. 그러나 [[케톤증]]에서 지방산으로부터 유래한 아세틸-CoA는 [[아세톤]]을 포함한 [[케톤체]]를 생성하고 최대 약 60%의 아세톤이 간에서 피루브산의 전구체인 아세톨 및 [[메틸글리옥살]]로 산화될 수 있다.<ref>{{저널 인용| vauthors = Reichard GA, Haff AC, Skutches CL, Paul P, Holroyde CP, Owen OE | title = Plasma acetone metabolism in the fasting human | journal = The Journal of Clinical Investigation | volume = 63 | issue = 4 | pages = 619–26 | date = April 1979 | pmid = 438326 | doi = 10.1172/JCI109344 | pmc = 371996 }}</ref><ref name=":0" /> 따라서 지방산으로부터 유래한 케톤체는 기아 동안 포도당신생합성의 최대 11%를 차지할 수 있다. [[지방산 대사|지방산의 이화작용]]은 또한 포도당신생합성 경로에 필요한 [[아데노신 삼인산|ATP]] 형태의 에너지를 생산한다.

== 위치 ==
포유류에서 포도당신생합성은 [[간]],<ref name="vander96">{{서적 인용|last=Widmaier|first=Eric | name-list-style = vanc |title=Vander's Human Physiology|url=https://archive.org/details/vandershumanphys00widm|url-access=registration|year=2006|publisher=McGraw Hill|isbn=978-0-07-282741-5|page=[https://archive.org/details/vandershumanphys00widm/page/96 96]}}</ref> [[콩팥]],<ref name=vander96 /> [[위장관계|장]],<ref name = Mithieux>{{저널 인용| vauthors = Mithieux G, Rajas F, Gautier-Stein A | title = A novel role for glucose 6-phosphatase in the small intestine in the control of glucose homeostasis | journal = The Journal of Biological Chemistry | volume = 279 | issue = 43 | pages = 44231–4 | date = October 2004 | pmid = 15302872 | doi = 10.1074/jbc.R400011200 | doi-access = free }}</ref> 및 [[근육]]<ref>{{저널 인용|last1=Chen |first1=Jinyu |title=Gain of Glucose-Independent Growth upon Metastasis of Breast Cancer Cells to the Brain |journal=Cancer Research |date=February 1, 2015 |volume=75 |issue=3 |pages=554–65 |doi=10.1158/0008-5472.CAN-14-2268 |pmid=25511375 |pmc=4315743 }}</ref>으로 제한되는 것으로 믿어져 왔지만 최근의 증거는 [[뇌]]의 [[성상교세포]]에서도 포도당신생합성이 일어나는 것으로 나타났다.<ref name="pmid28101056">{{저널 인용| vauthors = Yip J, Geng X, Shen J, Ding Y | title = Cerebral Gluconeogenesis and Diseases | journal = Frontiers in Pharmacology | volume = 7 | pages = 521 | year = 2017 | pmid = 28101056 | pmc = 5209353 | doi = 10.3389/fphar.2016.00521 | doi-access = free }}</ref> 이들 기관은 다소 다른 포도당신생합성성 [[전구체]]를 사용한다. 간은 우선적으로 [[젖산]], [[글리세롤]], [[포도당생성성 아미노산]](특히 [[알라닌]])을 사용하고, 콩팥은 우선적으로 젖산, [[글루타민]], 글리세롤을 사용한다.<ref name=Gerich2010>{{저널 인용| vauthors = Gerich JE | title = Role of the kidney in normal glucose homeostasis and in the hyperglycaemia of diabetes mellitus: therapeutic implications | journal = Diabetic Medicine | volume = 27 | issue = 2 | pages = 136–42 | date = February 2010 | pmid = 20546255 | pmc = 4232006 | doi = 10.1111/j.1464-5491.2009.02894.x }}</ref><ref name="pmid11213896" /> [[코리 회로]]의 젖산은 특히 콩팥에서 포도당신생합성을 위한 기질의 가장 큰 공급원이다.<ref name="pmid11213896" /> 간은 [[글리코젠 분해]]와 포도당신생합성을 모두 사용하여 포도당을 생성하는 반면, 콩팥은 포도당신생합성만 사용한다.<ref name="pmid11213896" /> 식사 후 간은 [[글리코젠 합성]] 모드로 전환되고 콩팥은 포도당신생합성을 증가시킨다.<ref name="pmid18561209">{{저널 인용| vauthors = Nuttall FQ, Ngo A, Gannon MC | title = Regulation of hepatic glucose production and the role of gluconeogenesis in humans: is the rate of gluconeogenesis constant? | journal = Diabetes/Metabolism Research and Reviews | volume = 24 | issue = 6 | pages = 438–58 | date = September 2008 | pmid = 18561209 | doi = 10.1002/dmrr.863 | s2cid = 24330397 | url = https://www.researchgate.net/publication/5293921 }}</ref> 장은 주로 글루타민과 글리세롤을 사용한다.<ref name = Mithieux />

프로피온산은 반추동물의 간에서 포도당신생합성의 주요 기질이며, 반추동물의 간은 포도당의 요구량이 증가할 때 포도당생성성 아미노산(예: 알라닌)의 사용을 증가시킬 수 있다.<ref>{{저널 인용| vauthors = Overton TR, Drackley JK, Ottemann-Abbamonte CJ, Beaulieu AD, Emmert LS, Clark JH | title = Substrate utilization for hepatic gluconeogenesis is altered by increased glucose demand in ruminants | journal = Journal of Animal Science | volume = 77 | issue = 7 | pages = 1940–51 | date = July 1999 | pmid = 10438042 | doi = 10.2527/1999.7771940x }}</ref> 포도당신생합성을 위해 젖산을 사용하는 간세포의 수용력은 송아지와 양에서 전반추 단계에서 반추 단계로 감소한다.<ref name="pmid7601789"/> 양의 콩팥 조직에서 프로피온산으로부터 매우 높은 비율의 포도당신생합성이 관찰되었다.<ref name="pmid7601789">{{저널 인용| vauthors = Donkin SS, Armentano LE | title = Insulin and glucagon regulation of gluconeogenesis in preruminating and ruminating bovine | journal = Journal of Animal Science | volume = 73 | issue = 2 | pages = 546–51 | date = February 1995 | pmid = 7601789 | doi = 10.2527/1995.732546x }}</ref>

모든 생물종에서 [[피루브산]] 및 [[시트르산 회로]]의 [[대사 중간생성물]]로부터 [[옥살로아세트산]]의 형성은 미토콘드리아에서로 제한되며, [[포스포엔올피루브산]]을 [[포도당 6-인산]]으로 전환시키는 [[효소]]는 [[세포질]]에서 발견된다.<ref name="Voet556" >{{서적 인용|title= Fundamentals of Biochemistry |url= https://archive.org/details/fundamentalsbioc00voet |url-access= limited |last1= Voet |first1= Donald | first2 = Judith | last2 = Voet | first3 = Charlotte | last3 = Pratt | name-list-style = vanc  |year= 2008 |publisher= John Wiley & Sons Inc |isbn=978-0-470-12930-2 |page=[https://archive.org/details/fundamentalsbioc00voet/page/n586 556]}}</ref> 포도당신생합성의 두 부분을 연결하며 옥살로아세트산을 포스포엔올피루브산으로 전환하는 반응을 촉매하는 효소인 [[포스포엔올피루브산 카복시키네이스]]의 위치는 생물종에 따라 다양하다. 포스포엔올피루브산 카복시키네이스는 완전히 [[미토콘드리아]] 내에서 또는 완전히 [[세포질]] 내에서 발견될 수 있으며, 사람에서와 같이 미토콘드리아와 세포질에 고르게 분포할 수도 있다.<ref name="Voet556" /> 미토콘드리아 막을 통한 포스포엔올피루브산의 수송은 전용 수송 단백질에 의해 수행된다. 그러나 [[옥살로아세트산]]에 대해서는 그러한 단백질이 존재하지 않는다.<ref name="Voet556" /> 따라서 미토콘드리아 내에 포스포엔올피루브산 카복시키네이스가 없는 생물에서 옥살로아세트산은 [[말산]] 또는 [[아스파르트산]]으로 전환되어 미토콘드리아로부터 내보내지고 포도당신생합성이 계속될 수 있도록 다시 옥살로아세트산으로 전환되어야 한다.<ref name="Voet556" />

== 경로 ==
[[파일:Gluconeogenesis pathway.png|섬네일|오른쪽|300px|핵심적인 분자와 효소를 나타낸 포도당신생합성 경로. 포도당신생합성의 많은 단계들은 [[해당과정]]에서 발견되는 단계들의 역반응이다.]]
포도당신생합성은 일련의 11가지 [[효소]] [[촉매]] 반응으로 구성된 [[대사 경로]]이다. 경로는 간 또는 콩팥에서 해당 세포의 미토콘드리아 또는 세포질에서 시작되며, 이는 사용되는 기질에 따라 다르다. 포도당신생합성을 구성하는 반응의 대다수는 [[해당과정]]에서 발견되는 반응의 역반응이다.
* 포도당신생합성은 [[피루브산의 탈카복실화]]에 의한 옥살로아세트산의 형성으로 미토콘드리아에서 시작된다. 이 반응은 또한 1분자의 [[아데노신 삼인산|ATP]]를 필요로 하며, [[피루브산 카복실화효소]]에 의해 촉매된다. 이 효소는 높은 수준의 [[아세틸-CoA]](간에서 [[β 산화]]에 의해 생성됨)에 의해 촉진되고 높은 수준의 ADP와 포도당에 의해 억제된다.
* 옥살로아세트산은 미토콘드리아 밖으로 운반되는 단계에서 [[NADH]]를 사용하여 [[말산]]으로 환원된다.
* 말산은 세포질에서 NAD<sup>+</sup>를 사용하여 옥살로아세트산으로 산화되며, 세포질에서 포도당신생합성의 나머지 단계들이 일어난다.
* 옥살로아세트산은 [[탈카복실화]]된 다음 [[포스포엔올피루브산 카복시키네이스]]에 의해 인산화되어 [[포스포엔올피루브산]]으로 전환된다. 이 반응 동안 [[구아노신 삼인산|GTP]]는 [[구아노신 이인산|GDP]]로 가수분해된다.
* 반응의 다음 단계는 [[해당과정]]의 역반응과 동일하다. 그러나 [[과당 1,6-이중인산가수분해효소]]는 [[과당 1,6-이중인산]]을 [[과당 6-인산]]으로 전환시키고, 이 과정에서 1분자의 물을 사용하고 1분자의 인산을 방출한다. [[해당과정]]에서 [[포스포프럭토키네이스-1]]은 과당 6-인산과 [[아데노신 삼인산|ATP]]를 과당 1,6-이중인산과 [[아데노신 이인산|ADP]]로 전환시킨다. 이 단계는 또한 포도당신생합성의 [[속도 제한 단계]]이다.
* [[포도당 6-인산]]은 [[포스포헥소스 이성질화효소]]에 의해 [[과당 6-인산]]으로부터 생성된다(해당과정의 두 번째 단계의 역반응). 포도당 6-인산은 다른 대사 경로에 사용되거나 탈인산화되어 포도당으로 전환될 수 있다. 포도당은 세포 안팎으로 쉽게 확산될 수 있는 반면, 인산화된 형태(포도당 6-인산)은 세포 내에 머무르게 되기 때문에 세포가 세포 내의 포도당 수준을 조절하는 메커니즘으로 기능한다.
* 포도당신생합성의 마지막 단계인 포도당을 생성하는 반응은 [[소포체]]의 [[내강]]에서 일어나며, [[포도당 6-인산]]은 포도당 6-인산가수분해효소에 의해 가수분해되어 포도당을 생성하고 [[무기 인산]]을 방출한다. 이전 두 단계와 마찬가지로 이 단계는 [[헥소키네이스]]가 포도당과 ATP를 포도당 6-인산과 ADP로 전환하는 반응을 촉매하는 해당과정의 단순한 역반응이 아니다. 포도당은 소포체 막에 위치한 [[포도당 운반체]]에 의해 세포질로 운반된다.
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! [[해당과정]], 포도당신생합성, [[글리코젠 합성]], [[글리코젠 분해]]를 포함하는 일반적인 [[단당류]]의 대사 과정
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|[[파일:Metabolism of common monosaccharides, and related reactions.png|none|1000px]]
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== 조절 ==
포도당신생합성의 대부분의 단계는 [[해당과정]]에서 발견되는 단계의 역반응이지만, 세 가지 조절되고 강력한 에너지 흡수 반응은 보다 반응속도론적으로 유리한 반응으로 대체된다. 해당과정의 [[헥소키네이스]]/[[글루코키네이스]], [[포스포프럭토키네이스-1]] 및 [[피루브산 키네이스]]는 포도당신생합성에서 [[포도당 6-인산가수분해효소]], [[과당 1,6-이중인산가수분해효소]] 및 [[포스포엔올피루브산 카복시키네이스]]/[[피루브산 카복실화효소]]로 대체된다. 이들 효소는 일반적으로 유사한 분자에 의해 조절되지만, 서로 반대되는 결과를 나타낸다. 예를 들어 [[아세틸-CoA]]와 [[시트르산]]은 포도당신생합성의 효소인 피루브산 카복실화효소 및 과당 1,6-이중인산가수분해효소를 활성화하는 동시에 해당과정의 효소인 [[피루브산 키네이스]]를 억제한다. 이러한 상호 조절 시스템은 해당과정과 포도당신생합성이 서로를 억제하고, 포도당을 합성한 다음 분해만 하는 [[낭비 회로]]가 되는 것을 방지한다. 피루브산 키네이스는 또한 피루브산과 젖산을 형성하기 위한 목적으로 포도당신생합성과 관련이 없는 86개의 경로<ref>Christos Chinopoulos (2020), From Glucose to Lactate and Transiting Intermediates Through Mitochondria, Bypassing Pyruvate Kinase: Considerations for Cells Exhibiting Dimeric PKM2 or Otherwise Inhibited Kinase Activity, https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphys.2020.543564/full</ref>를 우회할 수도 있다. 이러한 경로 중 일부는 포도당으로부터 유래된 탄소 원자를 사용한다.

포도당신생합성에 관여하는 대부분의 [[효소]]들은 [[세포질]]에서 발견된다. 세포질에서 발견되지 않는 효소로는 미토콘드리아의 [[피루브산 카복실화효소]]와 동물에서의 [[포스포엔올피루브산 카복시키네이스]]가 있다. 포스포엔올피루브산 카복시키네이스는 [[미토콘드리아]]와 [[세포질]] 모두에 위치하는 [[동질효소]]로 존재한다.<ref name="pmid15917397">{{저널 인용| vauthors = Chakravarty K, Cassuto H, Reshef L, Hanson RW | title = Factors that control the tissue-specific transcription of the gene for phosphoenolpyruvate carboxykinase-C | journal = Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology | volume = 40 | issue = 3 | pages = 129–54 | year = 2005 | pmid = 15917397 | doi = 10.1080/10409230590935479 | s2cid = 633399 }}</ref> 포도당신생합성의 속도는 궁극적으로 핵심적인 효소인 [[과당 1,6-이중인산가수분해효소]]의 작용에 의해 조절되며, 이는 또한 [[고리형 아데노신 일인산|cAMP]]에 의한 [[세포 신호전달|신호전달]]과 [[인산화]]를 통해 조절된다.

포도당신생합성의 전체적인 조절은 [[글루카곤]](혈당량이 낮을 때 방출됨)에 의해 매개된다. 글루카곤은 [[단백질 키네이스 A]](cAMP 조절 키네이스)에 의한 효소 및 조절 단백질의 인산화를 유발하여 해당과정을 억제하고 포도당신생합성을 촉진한다. [[인슐린]]은 포도당신생합성을 억제함으로써 글루카곤에 대해 길항적으로 작용한다. [[제2형 당뇨병]]은 과도한 글루카곤의 방출과 [[인슐린 저항성]]을 특징으로 한다.<ref>{{저널 인용| vauthors = He L, Sabet A, Djedjos S, Miller R, Sun X, Hussain MA, Radovick S, Wondisford FE | display-authors = 6 | title = Metformin and insulin suppress hepatic gluconeogenesis through phosphorylation of CREB binding protein | journal = Cell | volume = 137 | issue = 4 | pages = 635–46 | date = May 2009 | pmid = 19450513 | pmc = 2775562 | doi = 10.1016/j.cell.2009.03.016 }}</ref> 이러한 경우에 인슐린은 신체의 고혈당 수준을 증가시키는 포스포엔올피루브산 카복시키네이스와 같은 효소의 유전자 발현을 더 이상 억제할 수 없게 된다.<ref>{{저널 인용| vauthors = Hatting M, Tavares CD, Sharabi K, Rines AK, Puigserver P | title = Insulin regulation of gluconeogenesis | journal = Annals of the New York Academy of Sciences | volume = 1411 | issue = 1 | pages = 21–35 | date = January 2018 | pmid = 28868790 | pmc = 5927596 | doi = 10.1111/nyas.13435 | bibcode = 2018NYASA1411...21H }}</ref> 항당뇨병제인 [[메트포르민]]은 인슐린 저항성으로 인한 인슐린의 포도당신생합성 억제의 실패를 극복하여 주로 포도당신생합성의 억제를 통해 혈당량을 감소시킨다.<ref name="pmid29115403">{{저널 인용| vauthors = Wang Y, Tang H, Ji X, Zhang Y, Xu W, Yang X, Deng R, Liu Y, Li F, Wang X, Zhou L | display-authors = 6 | title = Expression profile analysis of long non-coding RNAs involved in the metformin-inhibited gluconeogenesis of primary mouse hepatocytes | journal = International Journal of Molecular Medicine | volume = 41 | issue = 1 | pages = 302–310 | date = January 2018 | pmid = 29115403 | pmc = 5746302 | doi = 10.3892/ijmm.2017.3243 | url = https://www.spandidos-publications.com/ijmm/41/1/302 }}</ref>

연구에 따르면 간에서 포도당 생성의 부재는 공복 [[혈장]] 포도당 농도의 조절에 큰 영향을 미치지 않는다. 포도당신생합성의 보상적 유도는 [[글루카곤]], [[당질 코르티코이드]] 및 [[산성혈증]]에 의해 구동되는 콩팥과 장에서 일어난다.<ref name = Mutel>{{저널 인용| vauthors = Mutel E, Gautier-Stein A, Abdul-Wahed A, Amigó-Correig M, Zitoun C, Stefanutti A, Houberdon I, Tourette JA, Mithieux G, Rajas F | display-authors = 6 | title = Control of blood glucose in the absence of hepatic glucose production during prolonged fasting in mice: induction of renal and intestinal gluconeogenesis by glucagon | journal = Diabetes | volume = 60 | issue = 12 | pages = 3121–31 | date = December 2011 | pmid = 22013018 | pmc = 3219939 | doi = 10.2337/db11-0571 }}</ref>

== 인슐린 저항성 ==
간에서 [[FOX 단백질]] [[FOXO6]]은 일반적으로 공복 상태에서 포도당신생합성을 촉진하지만 [[인슐린]]은 음식물을 섭취시 FOXO6을 차단한다.<ref name="pmid28213398">{{저널 인용| vauthors = Lee S, Dong HH | title = FoxO integration of insulin signaling with glucose and lipid metabolism | journal = The Journal of Endocrinology | volume = 233 | issue = 2 | pages = R67–R79 | date = May 2017 | pmid = 28213398 | pmc = 5480241 | doi = 10.1530/JOE-17-0002 }}</ref> [[인슐린 저항성]] 상태에서 인슐린은 FOXO6을 차단하지 못하여 음식물을 섭취해도 계속 포도당신생합성을 일으켜 고혈당([[고혈당증]])을 초래한다.<ref name="pmid28213398" />

인슐린 저항성은 [[대사 증후군]]과 [[제2형 당뇨병]]의 일반적인 특징이다. 이러한 이유로 포도당신생합성은 포도당신생합성성 포도당 생성을 억제하고 세포에 의한 포도당 흡수를 자극하는 [[항당뇨병제]]인 [[메트포르민]]과 같은 제2형 당뇨병에 대한 치료제들의 표적이다.<ref name = Hundal>{{저널 인용| vauthors = Hundal RS, Krssak M, Dufour S, Laurent D, Lebon V, Chandramouli V, Inzucchi SE, Schumann WC, Petersen KF, Landau BR, Shulman GI | display-authors = 6 | title = Mechanism by which metformin reduces glucose production in type 2 diabetes | journal = Diabetes | volume = 49 | issue = 12 | pages = 2063–9 | date = December 2000 | pmid = 11118008 | pmc = 2995498 | doi = 10.2337/diabetes.49.12.2063 }} {{저널 인용|url= http://diabetes.diabetesjournals.org/cgi/reprint/49/12/2063 |title=Free full text |journal=Diabetes |date=December 2000 |volume=49 |issue=12 |pages=2063–2069 |doi=10.2337/diabetes.49.12.2063 |last1=Hundal |first1=R. S. |last2=Krssak |first2=M. |last3=Dufour |first3=S. |last4=Laurent |first4=D. |last5=Lebon |first5=V. |last6=Chandramouli |first6=V. |last7=Inzucchi |first7=S. E. |last8=Schumann |first8=W. C. |last9=Petersen |first9=K. F. |last10=Landau |first10=B. R. |last11=Shulman |first11=G. I. |pmid=11118008 |pmc=2995498 }}&nbsp;{{small|(82&nbsp;[[Kibibyte|KiB]])}}</ref>

== 같이 보기 ==
* [[생체에너지학]]
* [[해당과정]]
* [[피루브산의 산화]]
* [[시트르산 회로]]
* [[산화적 인산화]]

== 각주 ==
{{각주}}

== 외부 링크 ==
* [http://themedicalbiochemistrypage.org/gluconeogenesis.html Overview at indstate.edu]
* [https://web.archive.org/web/20060615191544/http://ull.chemistry.uakron.edu/Pathways/gluconeogenesis/index.html Interactive diagram at uakron.edu]
* [http://homepage.ufp.pt/pedros/bq/gng.htm The chemical logic behind gluconeogenesis ]
* [http://www.metpath.teithe.gr/?part=gluconeogenesis&lang=en ''metpath'': Interactive representation of gluconeogenesis]

{{물질대사}}
{{해당과정의 효소}}

[[분류:물질대사]]
[[분류:생화학]]
[[분류:대사경로]]
[[분류:탄수화물]]
[[분류:당생물학]]
[[분류:운동생리학]]
[[분류:간장학]]
[[분류:당뇨병]]