Metacyc のデータの元になった論文は、Group contribution method for thermodynamic analysis of complex metabolic networks. Jankowski MD, Henry CS, Broadbelt LJ, Hatzimanikatis V. Biophys J. 2008 Aug;95(3):1487-99. doi: 10.1529/biophysj.107.124784. PMID: 18645197
この論文の解読も行ってみる。Group_contribution_method_for_thermodynamic_analysis Group contribution method で検索すると、たくさんの論文が出てくる。
生物化学の教科書にも、主要な経路の化学反応に関しては、熱力学的性質 が書かれていることが多い。
eQuilibrator 2.0 http://equilibrator.weizmann.ac.il/ でも、細胞内の酵素反応の熱力学的性質のデータを見ることができる。このサイトの方が教科書にある値と一致していることが多く、信用できる。反応の向きが逆になっていることがありその場合は +- の符号が反対になる。
こちらのデータの方は、より進歩した Component contribution method (2013) という方法で計算されている。
Consistent estimation of Gibbs energy using component contributions. Noor E, Haraldsdottir HS, Milo R, Fleming RM. PLoS Comput Biol. 2013;9(7):e1003098. doi: 10.1371/journal.pcbi.1003098. Epub 2013 Jul 11. PMID: 23874165
まず、細胞内のすべての基盤になる解糖系から始める。
Metacyc でも eQuilibrator でも、それぞれの反応のページに、 の値が書かれている。右肩に 0 だけではなくプライム記号がついているのは、標準状態
（反応に参加する分子の濃度がすべて 1 mol/l で、
になる条件・その時に求められる ΔG の値を
とする）として pH = 7 の条件を使っていることを表している。本来の標準状態では水素イオン濃度も 1 mol/l にしないといけないが、それでは pH = 0 になり生体内でそんなことはあり得ないので、pH だけは別に指定して、その時の平衡定数から値を求めている。
eQuilibrator では、 という値も計算され、掲載されている。本来の
の計算では、反応商 Q = 1 になるように反応に参加する分子の濃度をすべて 1 mol/l にする。
しかし細胞内の様々な分子の濃度はオーダーとして 1 mM に近いことが多い。その条件に近くするために、反応に参加する分子の濃度がすべて 1 mM という状態を設定して、その状態での ΔG を計算して
と書いている。この値の方が細胞内での状態をよりよく反映していることが多い。
EC Number: 2.7.1.1, 2.7.1.2
リンク： http://metacyc.org/META/NEW-IMAGE?type=REACTION&object=GLUCOKIN-RXN
：
Metacyc: -14.815857 kcal/mol (Inferred by computational analysis)
：
eQuilibrator -17.3 ± 0.9 [kJ/mol] kcal なら 4.184 で割り算して -4.135
可逆性： 不可逆
生物化学の教科書であるコーンスタンプ（第 版）p266 には、標準自由エネルギー変化 -4 kcal/mol (pH = 7) と書かれている。Metacyc と値がかなりずれているが、eQuilibrator では正しい値になっている。 -4 kcal/mol では平衡定数に直すと 2000 になり、反応は大きく右側に進んだ状態で平衡になる。
解糖系には３つ不可逆な反応があるが、この反応はその一つである。
EC Number: 5.3.1.9
リンク： http://metacyc.org/META/NEW-IMAGE?type=REACTION-IN-PATHWAY&object=PGLUCISOM-RXN
：
Metacyc: +1.3800049 kcal/mol (Inferred by computational analysis)
：
eQuilibrator: 2.5 ± 0.8 [kJ/mol] kcal なら 4.184 で割り算して 0.598
可逆性： 可逆
生物化学の教科書であるコーンスタンプ（第 版）p268 には、標準自由エネルギー変化 0.4 kcal/mol (pH = 7) と書かれている。eQuilibrator の値の方が近い。 どちらの方向にも進みやすい、可逆な反応である。
EC Number: 2.7.1.11
リンク： http://metacyc.org/META/NEW-IMAGE?type=REACTION-IN-PATHWAY&object=6PFRUCTPHOS-RXN
：
Metacyc: -14.492371 kcal/mol (Inferred by computational analysis)
：
eQuilibrator: -15.0 ± 1.3 [kJ/mol] kcal なら 4.184 で割り算して -3.585
可逆性： 不可逆
生物化学の教科書であるコーンスタンプ（第 版）p269 には、標準自由エネルギー変化 -3.4 kcal/mol (pH = 7) と書かれている。これも eQuilibrator の値に近い。 解糖系に3つある不可逆な反応の二番目である。
EC Number: 4.1.2.13
リンク： http://metacyc.org/META/NEW-IMAGE?type=REACTION-IN-PATHWAY&object=F16ALDOLASE-RXN
：
Metacyc: +8.226501 kcal/mol (Inferred by computational analysis)
：
eQuilibrator: 2.7 ± 1.0 [kJ/mol] kcal なら 4.184 で割り算して 0.645
可逆性： 可逆
生物化学の教科書であるコーンスタンプ（第 版）pXX には、標準自由エネルギー変化 +5.5 kcal/mol (pH = 7) と書かれている。eQuilibrator でも、標準状態では +4.73 kcal/mol になっている。
この値では反応が右へ進みにくいように思えるが、この反応では左辺の分子数が１に対して、右辺の分子数が２になる。このせいで基質濃度が 1 mol/l よりもずっと小さい値ならば反応は右側へも進む。 eQuilibrator の値もそうなっていて、基質濃度 1 mM では自由エネルギー変化がずっと小さい値になっていて反応が可逆に進むことと一致している。
EC Number: 5.3.1.1
リンク： http://metacyc.org/META/NEW-IMAGE?type=REACTION-IN-PATHWAY&object=TRIOSEPISOMERIZATION-RXN
：
Metacyc: -1.8299866 kcal/mol (Inferred by computational analysis)
：
eQuilibrator: -5.5 ± 1.1 [kJ/mol] kcal なら 4.184 で割り算して -1.315
可逆性： 可逆
生物化学の教科書であるコーンスタンプ（第 版）pXX には、標準自由エネルギー変化 -1.8 kcal/mol (pH = 7) と書かれている。Metacyc, eQuilibrator の値と合っている。 どちらの方向にも進みやすい、可逆な反応である。
EC Number: 1.2.1.12
リンク： http://metacyc.org/META/NEW-IMAGE?type=REACTION-IN-PATHWAY&object=GAPOXNPHOSPHN-RXN
：
Metacyc: -15.19458 kcal/mol (Inferred by computational analysis)
：
eQuilibrator: 24.9 ± 0.8 [kJ/mol] kcal なら 4.184 で割り算して +5.95
可逆性： 可逆
生物化学の教科書であるコーンスタンプ（第 版）pXX には、標準自由エネルギー変化 1.5 kcal/mol (pH = 7) と書かれている。 Metacyc, eQuilibrator に記載されている値と大きく異なる。 eQuilibrator を見ると、基質濃度が 1 mol/l で高い場合は標準自由エネルギー変化が 0 に近くなり、1.86 kcal/mol になる。左辺の基質であるグリセルアルデヒド 3 リン酸が多い場合に、右向きに反応が進みやすいのだろう。
EC Number: 2.7.2.3
リンク： http://metacyc.org/META/NEW-IMAGE?type=REACTION-IN-PATHWAY&object=PHOSGLYPHOS-RXN
：
Metacyc: -7.51001 kcal/mol (Inferred by computational analysis)
：
eQuilibrator: 18.4 ± 0.9 [kJ/mol] kcal なら 4.184 で割り算して +4.398 （方向が逆で +）
可逆性： 可逆
生物化学の教科書であるコーンスタンプ（第 版）p272 には、標準自由エネルギー変化 -4.5 kcal/mol (pH = 7) と書かれている。eQuilibrator の値は、ATP からリン酸をくっつける方向に働く場合の値だが、解糖系が進行する際にはリン酸が一つ取れ、ATP が生成する方向に反応が進行する。だから + と - が反対になっている。
EC Number: 5.4.2.1
リンク： http://metacyc.org/META/NEW-IMAGE?type=REACTION-IN-PATHWAY&object=RXN-15513
：
Metacyc: -1.3200073 kcal/mol (Inferred by computational analysis)
：
eQuilibrator: -4.2 ± 0.7 [kJ/mol] kcal なら 4.184 で割り算して -1.003 （向きが逆で符号が -）
可逆性： 可逆
生物化学の教科書であるコーンスタンプ（第 版）p273 には、標準自由エネルギー変化 1.05 kcal/mol (pH = 7) と書かれている。eQuilibrator の値は解糖系の進行と逆方向なので符号が反対になっている。
EC Number: 4.2.1.11
リンク： http://metacyc.org/META/NEW-IMAGE?type=REACTION-IN-PATHWAY&object=2PGADEHYDRAT-RXN
：
Metacyc: -0.18701172 kcal/mol (Inferred by computational analysis)
：
eQuilibrator: -4.1 ± 0.6 [kJ/mol] kcal なら 4.184 で割り算して -0.980
可逆性： 可逆
生物化学の教科書であるコーンスタンプ（第 版）p274 には、標準自由エネルギー変化 -0.65 kcal/mol (pH = 7) と書かれている。
EC Number: 2.7.1.40
リンク： http://metacyc.org/META/NEW-IMAGE?type=REACTION-IN-PATHWAY&object=PEPDEPHOS-RXN
：
Metacyc: -2.234192 kcal/mol (Inferred by computational analysis)
：
eQuilibrator: 27.7 ± 0.8 [kJ/mol] kcal なら 4.184 で割り算して +6.62（反応の向きが逆で、符号が反対）
可逆性： 生理的条件では不可逆
生物化学の教科書であるコーンスタンプ（第 版）p275 には、標準自由エネルギー変化 -6.1 kcal/mol (pH = 7) と書かれている。eQuilibrator の値は解糖系の進行と逆方向なので符号が反対になっている。 反応が不可逆である理由も書かれている。 ・正反応の最大速度 Vmax が逆反応よりずっと大きい ・ピルビン酸に対する Km 値が大きい
次はもちろんクエン酸回路になる。 http://metacyc.org/META/NEW-IMAGE?type=PATHWAY&object=PWY-5690
EC Number: 1.2.4.1
リンク： http://metacyc.org/META/NEW-IMAGE?type=REACTION&object=PYRUVDEH-RXN
：
Metacyc: -9.98407 kcal/mol (Inferred by computational analysis)
：
eQuilibrator: -29.4 ± 6.8 [kJ/mol] kcal なら 4.184 で割り算して -7.027
可逆性： 不可逆
生物化学の教科書であるコーンスタンプ（第 版）p315 には、標準自由エネルギー変化 -8.0 kcal/mol (pH = 7) と書かれている。この反応で二酸化炭素が放出される（脱炭酸）。二酸化炭素が放出される脱炭酸反応は、不可逆であることが多い。この反応はとても複雑で、酵素自体も複合体を形成している。
EC Number: 2.3.3.1
リンク： http://metacyc.org/META/NEW-IMAGE?type=REACTION&object=CITSYN-RXN
：
Metacyc: -10.515259 kcal/mol (Inferred by computational analysis)
：
eQuilibrator: 34.6 ± 0.9 [kJ/mol] kcal なら 4.184 で割り算して +8.270（反応の向きが逆で、符号が反対）
可逆性： 可逆だが、大きくクエン酸合成に向いている
生物化学の教科書であるコーンスタンプ（第 版）p31 には、平衡定数 3 x 10^5 と書かれている。標準自由エネルギー変化に換算すると -RTlnK で換算できて -7.46 kcal/mol で、反応はきわめて大きくクエン酸合成に向いている。eQuilibrator では反応の向きが逆に書いてあるので符号が反対になっている。
EC Number: no EC number assigned
リンク： http://metacyc.org/META/NEW-IMAGE?type=REACTION&object=ACONITATEDEHYDR-RXN http://metacyc.org/META/NEW-IMAGE?type=REACTION&object=ACONITATEHYDR-RXN
：
+3.3529968 kcal/mol, -3.1329956 kcal/mol (Inferred by computational analysis)
可逆性： 可逆
この反応ではまず中間体が生じ、それがさらにイソクエン酸に変化する。アコニット酸というよく似た酸も生成するが、それもすぐに中間体に戻ってイソクエン酸に変化する。
EC Number: 1.1.1.41
リンク： http://metacyc.org/META/NEW-IMAGE?type=REACTION&object=ISOCITRATE-DEHYDROGENASE-NAD%2b-RXN
：
+1.6241455 kcal/mol (Inferred by computational analysis)
可逆性： 可逆
この反応は二酸化炭素を放出するが、生物化学の教科書であるコーンスタンプ（第 版）p319 には、可逆と書かれている。αケトグルタル酸のカルボキシル化が起きることが可能である。
EC Number: no EC number assigned
リンク： http://metacyc.org/META/NEW-IMAGE?type=REACTION-IN-PATHWAY&object=2OXOGLUTARATEDEH-RXN
：
-11.366394 kcal/mol (Inferred by computational analysis)
可逆性： 不可逆
生物化学の教科書であるコーンスタンプ（第 版）p320 には、標準自由エネルギー変化 -8.0 kcal/mol (pH = 7) と書かれている。酵素が複合体を形成して、3 つの反応が続けて起きる。この反応でも二酸化炭素が放出され、この場合は不可逆になる。
EC Number: 6.2.1.5
リンク： http://metacyc.org/META/NEW-IMAGE?type=REACTION-IN-PATHWAY&object=SUCCCOASYN-RXN
：
-1.0540771 kcal/mol (Inferred by computational analysis)
可逆性： 可逆
生物化学の教科書であるコーンスタンプ（第 版）p320 には、平衡定数 3.7 と書かれている。標準自由エネルギー変化に換算すると -RTlnK で換算できて -0.77 kcal/mol で、反応はどちらの方向にも進みやすい。
EC Number: 1.3.5.1
：
+22.757751 kcal/mol (Inferred by computational analysis)
この値では反応が進みにくいはずである。どういうことなのか、後で調べる。
可逆性： 生物化学の教科書であるコーンスタンプ（第 版）p321 には、可逆と書かれている。 この酵素はミトコンドリア内膜に結合しており、電子伝達系の一部を構成していて複合体 II と呼ばれることが多い。こういう膜結合型の酵素は計算しにくいのかもしれない。
EC Number: 4.2.1.2
リンク： http://metacyc.org/META/NEW-IMAGE?type=REACTION-IN-PATHWAY&object=FUMHYDR-RXN
：
+0.6130066 kcal/mol (Inferred by computational analysis)
可逆性： 可逆
EC Number: 1.1.1.37
リンク： http://metacyc.org/META/NEW-IMAGE?type=REACTION-IN-PATHWAY&object=MALATE-DEH-RXN
：
+4.461792 kcal/mol (Inferred by computational analysis)
可逆性： 可逆
この反応でクエン酸回路が完結する。
生物化学の教科書であるコーンスタンプ（第 版）p322 には、平衡定数 と書かれている。標準自由エネルギー変化に換算すると -RTlnK で換算できて +6.66 kcal/mol で、反応は左辺に大きく偏っている。
しかし、普通の状態ではこの反応で生成するオキサロ酢酸がどんどんクエン酸合成のために消費されるので、反応は右辺に向かって進行することができる。
ホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ 植物には存在するが、動物では存在しない酵素
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