Tricarboxylic Acid
Tricarboxylic acid (TCA) คือ กรดอินทรีย์ที่มีหมู่คาร์บอกซิล (-COOH) อยู่สามหมู่ในโมเลกุล ตัวอย่างที่สำคัญที่สุดของกรดประเภทนี้คือ กรดซิตริก (Citric Acid, C₆H₈O₇) ซึ่งเป็นสารหลักใน วัฏจักรเครบส์ (Krebs cycle) หรือ วัฏจักรกรดไตรคาร์บอกซิลิก (Tricarboxylic Acid Cycle – TCA Cycle)
วัฏจักร TCA (TCA Cycle) คืออะไร?
วัฏจักรกรดไตรคาร์บอกซิลิกเป็นกระบวนการเมแทบอลิซึมที่เกิดขึ้นในไมโทคอนเดรียของเซลล์สิ่งมีชีวิต โดยเป็นส่วนสำคัญของการสลายพลังงานจากคาร์โบไฮเดรต ไขมัน และโปรตีน ผ่านกระบวนการ Cellular Respiration (การหายใจระดับเซลล์)
ตัวอย่างของกรดไตรคาร์บอกซิลิก
- กรดซิตริก (Citric acid) – พบในผลไม้รสเปรี้ยว เช่น มะนาว ส้ม
- กรดไอโซซิตริก (Isocitric acid) – เป็นสารตั้งต้นในวัฏจักรเครบส์
- กรดอะโคนิติก (Aconitic acid) – เป็นสารตัวกลางในวัฏจักรเครบส์
บทบาทในร่างกาย
- เป็นศูนย์กลางของการสร้างพลังงานในรูปของ ATP
- เกี่ยวข้องกับการสร้างสารชีวเคมี เช่น กรดอะมิโน นิวคลีโอไทด์ และกรดไขมัน
วัฏจักรของ Tricarboxylic Acid กับการเปลี่ยนแปลงสถานะของเซล
วัฏจักรกรดไตรคาร์บอกซิลิกกับบทบาทในการเปลี่ยนแปลงสถานะของเซลล์ : A non-canonical tricarboxylic acid cycle underlies cellular identity
วัฏจักรกรดไตรคาร์บอกซิลิก (TCA cycle) เป็นศูนย์กลางของกระบวนการเมแทบอลิซึมของเซลล์ โดยทำหน้าที่สลายสารอาหารเพื่อสร้างพลังงานในรูปของสารรีดอกซ์ที่ใช้ในการผลิตพลังงาน และให้สารตั้งต้นสำหรับกระบวนการสังเคราะห์ชีวโมเลกุลที่จำเป็นต่อเซลล์ อย่างไรก็ตาม เซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมมีความหลากหลายในระดับกิจกรรมของวัฏจักร TCA ซึ่งยังไม่เป็นที่เข้าใจแน่ชัดว่าปัจจัยใดที่ทำให้เกิดความแตกต่างนี้ และบทบาทของความหลากหลายดังกล่าวในการกำหนดชะตากรรมของเซลล์มีความสำคัญเพียงใด
non-canonical TCA cycle
การศึกษานี้ได้ค้นพบวัฏจักร TCA แบบไม่เป็นมาตรฐาน (non-canonical TCA cycle) ซึ่งจำเป็นต่อการเปลี่ยนแปลงสถานะของเซลล์ การวิเคราะห์ข้อมูลทางพันธุกรรมพบว่ามีกลุ่มของยีนที่สามารถขับเคลื่อนวัฏจักร TCA ทางเลือก โดยในกระบวนการนี้ ซิเทรตที่ได้จากไมโทคอนเดรียจะถูกส่งออกไปยังไซโตพลาสซึมและถูกเผาผลาญโดย ATP citrate lyase สุดท้ายจะเกิดการสร้างออกซาโลอะซิเตตกลับเข้าสู่ไมโทคอนเดรียเพื่อให้วัฏจักรนี้สมบูรณ์
การทดลองในเซลล์ต้นกำเนิดของตัวอ่อนและเซลล์กล้ามเนื้อของหนูพบว่า การเปลี่ยนแปลงของวัฏจักร TCA เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงสถานะของเซลล์ โดยเฉพาะเมื่อเซลล์ต้นกำเนิดออกจากภาวะพหุศักยภาพ (pluripotency) เซลล์จะเปลี่ยนจากการใช้วัฏจักร TCA แบบปกติไปเป็นแบบไม่เป็นมาตรฐาน และหากมีการยับยั้งวัฏจักร TCA ทางเลือกนี้ เซลล์จะไม่สามารถออกจากสภาวะพหุศักยภาพได้
ผลการวิจัยนี้แสดงให้เห็นว่าวัฏจักร TCA มีรูปแบบการทำงานที่ยืดหยุ่นและสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตามบริบทของเซลล์ ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญที่กำหนดชะตากรรมของเซลล์ในการพัฒนาและเปลี่ยนแปลงหน้าที่
กล่าวโดยสรุป กรดไตรคาร์บอกซิลิก (TCA) เป็นสารเคมีสำคัญที่เกี่ยวข้องกับวัฏจักรเครบส์ ซึ่งเป็นกระบวนการสร้างพลังงานของสิ่งมีชีวิต
