METIONINAS: SAVYBĖS, FUNKCIJOS, MAISTAS, NAUDA - BIOLOGIJA - 2025

Metioninas (Met, M) yra klasifikuojami į nepolinis amino rūgščių arba amino rūgšties hidrofobinės grupės. Šios aminorūgšties šoninėje grandinėje yra sieros (S), kuri gali reaguoti su metalo atomais arba su elektrofilinėmis grupėmis.

Metioniną atrado Johnas Howardas Muelleris antrajame XX amžiaus dešimtmetyje. Mueller iš kazeino išskyrė metioniną - baltymą, kurį jis naudojo augindamas hemolizines streptokokines kultūras.

Cheminė aminorūgšties metionino struktūra (Šaltinis: Hbf878 per Wikimedia Commons)

Pavadinimas „metioninas“ yra šios aminorūgšties cheminio pavadinimo santrumpa: γ-metiltiol-α-aminosviesto rūgštis, kurią 1925 m. Įvedė S. Odake.

Tai yra nepakeičiama žinduolių aminorūgštis ir gali patekti į nepakeičiamos aminorūgšties cisteino sintezės kelią, jei tik organizmas gauna metionino iš dietos. Augalai ir bakterijos ją sintetina iš homocisteino, cisteino ir homoserino darinio.

Jo katabolizmas reiškia, viena vertus, azoto pašalinimą iš jo struktūros ir išsiskyrimą kaip karbamidą, ir, kita vertus, jo anglies grandinės pavertimas sukcinilo CoA.

Kartu su valinu ir treoninu metioninas laikomas gliukogenine amino rūgštimi, nes šios aminorūgštys gali virsti sukcinatais ir patekti į Krebso ciklą. Gliukogeninės aminorūgštys gali gaminti angliavandenius, taigi ir gliukozę.

Yra daug maisto produktų, kuriuose gausu metionino, pavyzdžiui, tunas, mėsa, kiaušinių baltymai, sūriai ir riešutai.

Metioninas yra būtinas daugelio baltymų sintezei, jis atlieka svarbias riebalų metabolizmo funkcijas, daugiausia griaučių raumenims, taip pat dalyvauja kaip antioksidantas.

Yra daugybė su metionino ir sieros metabolizmu susijusių sutrikimų, susijusių su patologijomis, turinčiomis skirtingą poveikį sveikatai. Kai kurie sukelia homocisteino kaupimąsi, kurį lydi trombozė, centrinės nervų sistemos (CNS) sutrikimai, stiprus protinės ir griaučių sistemos atsilikimas.

Kiti, pavyzdžiui, adenoziltransferazės, kuri yra pirmasis fermentas, kuris skaido metioniną, trūkumas lemia metionino kaupimąsi - santykinai gerybinę patologiją, kuri kontroliuojama ribojant maisto produktus, kuriuose gausu metionino.

charakteristikos

Metioninas yra būtina amino rūgštis, kurios negamina nei žmogaus organizmas, nei daugelis. Tai yra puikus antioksidantas ir sieros šaltinis mūsų organizmui.

Kasdien metionino poreikis kūdikiams yra 45 mg, vaikams - 800 mg, o suaugusiesiems - nuo 350 iki 1100 mg.

Metioninas yra vienas iš pagrindinių sieros šaltinių organizme; siera yra pagrindinis kai kurių vitaminų, tokių kaip tiaminas ar vitaminas B1, kai kurių hormonų, tokių kaip gliukagonas, insulinas ir kai kurie hipofizės hormonai, komponentas.

Jo yra keratine, kuris yra odos, nagų ir plaukų baltymas, taip pat svarbus kolageno ir kreatino sintezei. Todėl metioninas, būdamas sieros šaltiniu, yra susijęs su visomis sieros ar organinių medžiagų, kuriose yra jos, funkcijomis.

Struktūra

Cheminė metionino formulė yra HO2CCH (NH2) CH2CH2SCH3, o jo molekulinė formulė yra C5H11NO2S. Tai yra hidrofobinė amino rūgštis, klasifikuojama kaip apolinės aminorūgštys.

Jame yra α anglis, prijungtas prie aminogrupės (-NH2), karboksilo grupė (-COOH), vandenilio atomas ir šoninė grandinė (-R), kuriame yra sieros ir kuris sudarytas taip: -CH2 -CH2-S-CH3.

Visos aminorūgštys, išskyrus gliciną, gali egzistuoti kaip enantiomerai L arba D pavidalu, taigi L-metioninas ir D-metioninas gali egzistuoti. Tačiau ląstelių baltymų struktūroje randamas tik L-metioninas.

Šios aminorūgšties disociacijos konstantos pK1 yra 2,28 ir pK2 yra 9,21, o izoelektrinis taškas yra 5,8.

funkcijos

Metioninas yra būtina amino rūgštis daugelio baltymų sintezei, tarp kurių yra kai kurie hormonai, odos, plaukų ir nagų pagrindiniai baltymai ir kt.

Jis naudojamas kaip natūralus relaksantas miegant ir yra labai svarbus geros nagų, odos ir plaukų būklei. Tai apsaugo nuo kai kurių kepenų ir širdies ligų; neleidžia kauptis riebalams arterijose ir yra būtinas cisteino ir taurino sintezei.

Tai skatina riebalų kaip energijos naudojimą ir padeda juos transportuoti ir naudoti, ypač griaučių raumenyse, todėl tai labai svarbu atliekant raumenų mankštą.

Sumažina histamino kiekį. Tai natūralus antioksidantas, nes padeda sumažinti laisvųjų radikalų kiekį. Jis taip pat turi antidepresantų ir anksiolitinių savybių.

Kitas neseniai panaudotas metioninas kaip „radiotraumeris“ vaizdo gavimo tyrimams pozitronų emisijos tomografijoje (PET) neuroonkologijos srityje.

Jis taip pat plačiai naudojamas kaip gliomų radijo kontrastas tiek planuojant chirurginius ištraukimus, tiek stebint reakciją į gydymą ir vertinant pasikartojimus.

Neseniai metionino naudojimas buvo efektyviai išbandytas, siekiant pagerinti sojų augalų augimą.

Biosintezė

Metionino biosintezę 1931 metais aprašė ir paskelbė britas George'as Bargeris ir jo padėjėjas Frederickas Philipas Coine'as.

Bakterijos ir augalai gali sintetinti metioniną ir cisteiną, tačiau dauguma gyvūnų metionino gauna iš raciono ir cisteino iš biosintetinio kelio, kuris prasideda nuo metionino kaip pradinio substrato (jie taip pat įsigyja cisteino su maistu maiste).

Biosintetinis kelias

Augalai ir bakterijos naudoja cisteiną kaip sieros šaltinį, o homoseriną - kaip anglies skeleto šaltinį metionino sintezei. Homoserinas sintetinamas iš aspartato per tris fermentines reakcijas:

(1) Aspartatas yra paverčiamas β-aspartilo fosfatu, naudojant aspartato kinazės fermentą, tada (2) jis paverčiamas asparto β-semialdehidu, kuris (3) dėl homoserino dehidrogenazės veikimo sukuria homoseriną.

Pirmasis metionino sintezės žingsnis yra homoserino reakcija su sukcinil-CoA, kad susidarytų O-sukcinilo homoserinas. Šioje reakcijoje sukcinilo-CoA yra suskaidoma, atlaisvinant CoA dalį ir sukcinato prisijungimą prie homoserino.

Biosintetinio proceso metu reguliuojamas arba kontrolinis etapas yra ši pirmoji fermentinė reakcija, nes metioninas, kuris yra galutinis produktas, galiausiai slopina homoserino sukcinilo transferazės fermentą.

Antrasis sintezės žingsnis yra O-sukcinilo homoserino reakcija su cisteinu, kurį katalizuoja fermentas cistationinas γ-sintetazė, sukuriant cistationiną.

Trečiąją šio kelio reakciją katalizuoja β-cistationinas, kuris išvalo cistatiotiną taip, kad siera būtų prijungta prie keturių anglies šoninių grandinių, gautų iš homoserino. Šios reakcijos rezultatas yra homocisteino susidarymas ir 1 piruvato bei 1 NH4 + jonų išsiskyrimas.

Paskutinę reakciją katalizuoja homocisteino metiltransferazė, kurios substratas yra homocisteinas ir kartu su koenzimu metilkobalaminu (gautu iš vitamino B12 (cianokobalamino)) perkelia metilo grupę iš 5-metiltetrahidrofolato į homocisteino sulfhidrilo grupę ir gauna homocisteino grupę. kilmės metioninas.

Šioje reakcijoje tetrahidrofolatas išlieka laisvas.

Degradacija

Metioninas, izoleucinas ir valinas yra katabolizuojami į sukcinil-CoA. Trys penktadaliai metionino angliavandenilių sudaro sukcinil-CoA, karboksiluose esantys angliavandeniliai sudaro CO2, o metionino metilo grupė yra pašalinama.

Pirmasis metionino skilimo etapas apima L-metionino kondensaciją su ATP L-metionino adenoziltransferazės būdu, gaunant S-adenozil-L-metioniną, dar vadinamą „aktyviu metioninu“.

S-metilo grupė perkeliama į įvairius receptorius ir tokiu būdu susidaro S-adenozil-L-homocisteinas, kuris hidrolizės metu praranda adenoziną ir tampa L-homocisteinu. Tada homocisteinas jungiasi su serinu, sudarydamas cistationiną. Šią reakciją katalizuoja cistationino β-sintetazė.

Cistationinas hidrolizuojasi ir susidaro L-homoserinas ir cisteinas. Taip homocisteinas sukuria homoseriną, o serinas sukuria cisteiną, todėl ši reakcija yra būdinga cisteino biosintezei iš serino.

Tada homoserino deaminazė paverčia homoseriną α-ketobutiritu, išskirdama NH4. Α-ketobutiratas, esant CoA-SH ir NAD +, sudaro propionil-CoA, kuris vėliau virsta metilmalonil-CoA ir virsta sukcinilo-CoA.

Tokiu būdu dalis metionino anglies grandinės baigiasi gliukoneogeniniu substratu sukcinil-CoA, kuris vėliau gali būti integruotas į gliukozės sintezę; būtent dėl ​​šios priežasties metioninas laikomas gliukogenine amino rūgštimi.

Alternatyvus metionino skilimo būdas yra jo kaip energijos substrato naudojimas.

Metionino, kaip ir visų aminorūgščių, azotas iš α anglies pašalinamas transaminuojant, o ši α-amino grupė galiausiai perkeliama į L-glutamatą. Oksidaciniu dezaminavimu šis azotas patenka į karbamido ciklą ir pašalinamas su šlapimu.

Maistas, kuriame gausu metionino

Maistas, kuriame gausu metionino, yra:

- Kiaušinio baltymas.

- Pieno dariniai, tokie kaip nokintas sūris, grietinėlės sūris ir jogurtas.

- Žuvis, ypač vadinamąsias mėlynąsias žuvis, tokias kaip tunas ar kardžuvė.

- Krabai, omarai ir krevetės yra svarbūs metionino šaltiniai.

- Kiaulienos, jautienos ir vištienos mėsa.

- Graikiniuose riešutuose ir kituose džiovintuose vaisiuose gausu metionino ir jie yra baltymų pakaitalai vegetarams ir veganams.

- Sezamo sėklos, moliūgas ir pistacijos.

Jo taip pat yra juodosiose ir baltosiose pupelėse, sojos pupelėse, kukurūzuose ir lapinėse žaliose daržovėse, tokiose kaip ropių žalumynai, špinatai ir Šveicarijos mandaris. Brokoliuose, cukinijose ir moliūguose gausu metionino.

Jo vartojimo pranašumai

Būdama nepakeičiama amino rūgštis, jos įsisavinimas yra būtinas, norint atlikti visas funkcijas, kuriose ji dalyvauja. Skatindamas riebalų transportavimą energijai sunaudoti, metioninas apsaugo kepenis ir arterijas nuo riebalų kaupimosi.

Jo suvartojimas yra naudingas organizmo apsaugai nuo tokių ligų kaip riebalinės kepenys ir aterosklerozė.

Įrodyta, kad metioninas yra efektyvus gydant kai kuriuos sunkius azoto oksido sukeltų mieloleuropatijų ir makrocitinių anemijų atvejus, kurie nereaguoja į gydymą vitaminu B12.

S-adenozil-L-metionino (SAM) vartojimas yra veiksmingas kaip natūralus ir alternatyvus depresijos gydymo būdas. Taip yra todėl, kad SAM yra metilo grupės donoras, dalyvaujantis įvairių neurotransmiterių, turinčių antidepresantų savybes, sintezėje smegenyse.

Oksidacinis stresas bent iš dalies susijęs su įvairių organų, įskaitant kepenis, inkstus ir smegenis, pažeidimais. Paskirtas antioksidantų, tokių kaip metioninas, vartojimas siekiant užkirsti kelią oksidacinio streso padarytai žalai ir ją ištaisyti.

Trūkumo sutrikimai

Yra keletas su metionino metabolizmu susijusių patologijų, susijusių su jo įsisavinimu žarnyne, dėl kurio susikaupia tam tikri metabolitai arba atviras aminorūgšties deficitas.

Metionino apykaitos sutrikimų atvejais dažniausiai pasitaikanti vadinamoji homocistinurija, kurios yra I, II, III ir IV tipai:

I tipo homocistinurija atsiranda dėl cistationino β-sintetazės trūkumo ir yra susijusi su klinikiniais simptomais, panašiais į trombozę, osteoporozę, lęšių dislokaciją ir dažnai protinį atsilikimą.

II tipo homocistinuriją sukelia N5N10-metilentetrahidrofolato reduktazės trūkumas. III tipo homocistinurija atsiranda dėl N5-metiltetrahidrofolato-homocisteino transmetilazės sumažėjimo dėl metilkobalamino sintezės trūkumo.

Galiausiai IV tipo homocistinurija yra susijusi su N5-metiltetrahidrofolato-homocisteino transmetilazės sumažėjimu dėl netinkamos kobalamino absorbcijos.

Homocistinurija yra paveldimi metionino metabolizmo trūkumai ir dažnai pasitaiko 1 iš 160 000 naujagimių. Šios patologijos metu apie 300 mg homocistino išsiskiria per parą kartu su S-adenozilmetioninu, kartu padidėja metionino kiekis plazmoje.

Sumažėjęs metionino vartojimas ir padidėjęs cisteino kiekis maiste ankstyvame amžiuje užkerta kelią patologiniams pokyčiams, kuriuos sukelia šios ligos, ir leidžia normaliai vystytis.

Metionino malabsorbcijos stokos atveju svarbiausias poveikis yra susijęs su centrinės nervų sistemos (CNS) nervinių skaidulų mielinizacijos nepakankamumu, kuris gali būti susijęs su tam tikru protiniu atsilikimu.

Nuorodos

1. Bakhoum, GS, Badr, EA Elm., Sadak, MS, Kabesh, MO, & Amin, GA (2018). Trijų sojų augalų veislių augimo, kai kurių biocheminių aspektų ir derlingumo gerinimas metioninu apdorojant smėlio dirvožemyje. Tarptautinis aplinkos tyrimų žurnalas, 13, 1–9.
2. Mathews, C., van Holde, K., ir Ahern, K. (2000). Biochemija (3-asis leidimas). San Franciskas, Kalifornija: Pearsonas.
3. Mischoulon, D., ir Fava, M. (2002). S-adenozil-L-metionino vaidmuo gydant depresiją: įrodymų apžvalga. Amerikos žurnalas apie klinikinę mitybą, 76 (5), 1158S-1161S.
4. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harperio iliustruota biochemija (28-asis leidimas). „McGraw-Hill Medical“.
5. Patra, RC, Swarup, D., ir Dwivedi, SK (2001). Α tokoferolio, askorbo rūgšties ir L-metionino antioksidacinis poveikis žiurkių kepenų, inkstų ir smegenų švino sukeltam oksidaciniam stresui. Toksikologija, 162 (2), 81–88.
6. Rawn, JD (1998). Biochemija. Burlingtonas, Masačusetsas: Neilo Pattersono leidykla.
7. Stacy, CB, Di Rocco, A., ir Gould, RJ (1992). Metioninas, gydant azoto oksido sukeltą neuropatiją ir mieloneuropatiją. Journal of Neurology, 239 (7), 401–403.