ウリジン三リン酸

ウリジン三リン酸（UTP）

ウリジン三リン酸（Uridine triphosphate, 略号: UTP）は、生命活動に不可欠な核酸関連分子の一つです。これは、ピリミジン塩基であるウラシル、五炭糖の一種であるリボース、そして三つのリン酸基が結合して構成されるピリミジンヌクレオチドです。リボースの1位の炭素にはウラシルが、5位の炭素には三つのリン酸基が結合しています。この多リン酸構造、特に末端のリン酸結合は高いエネルギーを保持しており、様々な生化学反応の駆動力となります。

UTPの最も基本的かつ重要な役割の一つは、遺伝情報がDNAからRNAへとコピーされるプロセス、すなわち「転写」におけるRNA合成の基質として機能することです。細胞の核内で、または真核生物の場合はミトコンドリアや葉緑体でも行われるこの過程では、DNAの塩基配列を鋳型として、RNAポリメラーゼという酵素が新しいRNA鎖を合成します。このとき、UTPはアデニン（A）に対応するウラシル（U）がRNA鎖に取り込まれる際の直接的な供給源となります。UTPが成長中のRNA鎖に取り込まれる際には、UTPの持つ三つのリン酸基のうち、二つ（ピロリン酸）が遊離し、残りの一つのリン酸基がRNA鎖の骨格となるホスホジエステル結合を形成します。この際に放出されるエネルギーが、RNA鎖の延長を可能にします。

UTPはRNA合成の基質であることに加え、代謝反応におけるエネルギー源や活性化因子としても重要な役割を担います。この機能は、多くの生化学反応でエネルギー通貨として広く利用されるアデノシン三リン酸（ATP）と類似していますが、UTPが関与する反応は特定の基質や経路に対してより特異的であることが多いという特徴があります。

UTPが活性化因子として働く場合、しばしば基質分子を「UDP化」するという形で機能します。これは、UTPからピロリン酸が遊離し、残ったウリジン二リン酸（UDP）部分が基質分子と結合することを意味します。このUDP化された中間体は高い反応性を持ち、次のステップの酵素反応を円滑に進めることができます。例えば、糖質代謝や解毒経路において、このUTPを介した活性化機構が頻繁に利用されます。

具体的な代謝におけるUTPの関与の例としては、以下のようなものがあります。

グリコーゲン合成: 肝臓や筋肉でグルコースを貯蔵形態であるグリコーゲンに変える際、UTPはUDP-グルコースの生成に必須です。グルコース-1-リン酸とUTPが反応してUDP-グルコースとピロリン酸が生じ、このUDP-グルコースがグリコーゲン鎖に次々と付加されていきます。UDP-グルコースはグリコーゲン合成経路の出発点となる活性型グルコース分子です。

ガラクトース代謝: 食事から摂取されたガラクトースは、体内で利用されるためにグルコースへと変換される必要があります。この変換経路の中間段階で、ガラクトース由来の分子であるガラクトース-1-リン酸はUTPと反応し、UDP-ガラクトースを生成します。さらに酵素の働きにより、このUDP-ガラクトースはUDP-グルコースへと変換され、最終的にグルコース代謝経路に入っていきます。

ビリルビンの抱合: 体内で生成される毒性を持つビリルビンは、肝臓で水溶性の高い分子と結合（抱合）させることで無毒化され、体外へ排泄されやすくなります。この抱合反応に関わる主要な分子がグルクロン酸であり、活性型であるウリジン二リン酸グルクロン酸（UDP-グルクロン酸）が利用されます。UDP-グルクロン酸はUTPから合成され、ビリルビンと結合することでジグルクロン酸ビリルビンを生成します。これは生体における重要な解毒メカニズムの一つです。

細胞内では、UTPは他のピリミジンヌクレオチドであるシチジン三リン酸（CTP）へと変換されることもあります。この変換を触媒する主要な酵素がCTPシンテターゼです。このように、UTPはRNA合成の基質としてだけでなく、様々な生化学反応におけるエネルギー供給や分子の活性化、そして他のヌクレオチドへの変換といった、多岐にわたる生理機能を持つ極めて重要な分子と言えます。その多様な働きを通じて、細胞の代謝バランスの維持や遺伝情報の適切な発現に貢献しています。

関連項目：
CTPシンテターゼ
アデノシン三リン酸（ATP）
RNAポリメラーゼ
グリコーゲン合成
ビリルビン抱合

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