METIONĪNS: ĪPAŠĪBAS, FUNKCIJAS, ĒDIENI, IEGUVUMI - BIOLOĢIJA - 2025

Metionīns (Met, M) klasificē grupā nepolāru aminoskābju vai aminoskābju hidrofobs. Šī aminoskābe savā sānu ķēdē satur sēru (S), kas var reaģēt ar metāla atomiem vai ar elektrofilām grupām.

Metionīnu 20. gadsimta otrajā desmitgadē atklāja Džons Hovards Muellers. Muellers no kazeīna izdalīja metionīnu - olbaltumvielu, kuru viņš izmantoja, lai audzētu hemolītiskas streptokoku kultūras.

Aminoskābes metionīna ķīmiskā struktūra (Avots: Hbf878, izmantojot Wikimedia Commons)

Nosaukums "metionīns" ir šīs aminoskābes ķīmiskā nosaukuma saīsinājums: γ-metiltiol-α-aminosviestskābe, un to 1925. gadā ieviesa S. Odake.

Tā ir neaizstājama aminoskābe zīdītājiem un var iekļūt cisteīna, kas nav neaizstājama aminoskābe, sintēzes ceļā, ja vien organisms no uztura iegūst metionīnu. Augi un baktērijas to sintezē no homocisteīna, cisteīna un homoserīna atvasinājuma.

Tās katabolisms nozīmē, no vienas puses, slāpekļa izvadīšanu no struktūras un izdalīšanos kā urīnvielu, un, no otras puses, tā oglekļa ķēdes pārveidošanu par sukcinil-CoA.

Kopā ar valīnu un treonīnu metionīns tiek uzskatīts par glikogēna aminoskābi, jo šīs aminoskābes var pārveidoties par sukcinātu un iekļūt Krebsa ciklā. Glikogēnās aminoskābes spēj ražot ogļhidrātus un līdz ar to arī glikozi.

Ir daudz ēdienu, kas bagāts ar metionīnu, piemēram, tuncis, gaļa, olu baltumi, sieri un rieksti.

Metionīns ir būtisks daudzu olbaltumvielu sintēzē, tas pilda svarīgas funkcijas tauku metabolismā, galvenokārt skeleta muskuļos, kā arī piedalās kā antioksidants.

Ar metionīna un sēra metabolismu saistīti daudzi traucējumi, kas saistīti ar patoloģijām ar dažādu pakāpi ietekmi uz veselību. Daži izraisa homocisteīna uzkrāšanos, ko papildina tromboze, centrālās nervu sistēmas (CNS) traucējumi, smaga garīgās un skeleta sistēmas atpalicība.

Citi, piemēram, adenosiltransferāzes trūkums, kas ir pirmais enzīms, kas darbojas metionīna sadalīšanās rezultātā, rada metionīna uzkrāšanos - salīdzinoši labdabīgu patoloģiju, ko kontrolē, ierobežojot uzturā pārtikas produktus, kas bagāti ar metionīnu.

raksturojums

Metionīns ir neaizvietojama aminoskābe, kuru neražo ne cilvēka ķermenis, ne daudzi. Tas ir lielisks antioksidants un sēra avots mūsu ķermenim.

Metionīna ikdienas nepieciešamība zīdaiņiem ir 45 mg / dienā, bērniem - 800 mg / dienā un pieaugušajiem - no 350 līdz 1100 mg / dienā.

Metionīns ir viens no galvenajiem sēra avotiem organismā; sērs ir būtiska sastāvdaļa dažiem vitamīniem, piemēram, tiamīnam vai B1 vitamīnam, dažiem hormoniem, piemēram, glikagonam, insulīnam un dažiem hipofīzes hormoniem.

Tas atrodas keratīnā, kas ir olbaltumvielas ādā, nagos un matos, un ir svarīgs arī kolagēna un kreatīna sintēzē. Tāpēc metionīns, kas ir sēra avots, ir saistīts ar visām sēra vai tā saturošo organisko vielu funkcijām.

Uzbūve

Metionīna ķīmiskā formula ir HO2CCH (NH2) CH2CH2SCH3, un tā molekulārā formula ir C5H11NO2S. Tā ir hidrofobiska neaizvietojamā aminoskābe, kas klasificēta apolārajās aminoskābēs.

Tam ir α ogleklis, kas pievienots aminogrupai (-NH2), karboksilgrupa (-COOH), ūdeņraža atoms un sānu ķēde (-R), kas satur sēru un kas ir izveidots šādi: -CH2 -CH2-S-CH3.

Visas aminoskābes, izņemot glicīnu, var pastāvēt kā enantiomēri L vai D formā, tāpēc L-metionīns un D-metionīns var pastāvēt. Tomēr šūnu olbaltumvielu struktūrā ir atrodams tikai L-metionīns.

Šīs aminoskābes disociācijas konstantes pK1 ir 2,28 un pK2 ir 9,21, un izoelektriskais punkts ir 5,8.

Iespējas

Metionīns ir būtiska aminoskābe daudzu olbaltumvielu sintēzei, starp kurām ir daži hormoni, ādas, matu un nagu veidojošie proteīni utt.

To lieto kā dabisku relaksantu gulēšanai, un tas ir ļoti svarīgi nagiem, ādai un matiem labā stāvoklī. Tas novērš dažas aknu un sirds slimības; novērš tauku uzkrāšanos artērijās un ir būtisks cisteīna un taurīna sintēzē.

Tas atbalsta tauku izmantošanu kā enerģiju un iejaucas to transportēšanā un lietošanā, īpaši skeleta muskuļos, tāpēc tas ir ļoti svarīgi muskuļu vingrinājumiem.

Samazina histamīna līmeni. Tas ir dabisks antioksidants, jo tas palīdz samazināt brīvo radikāļu daudzumu. Tam ir arī antidepresantas un anksiolītiskas īpašības.

Vēl viens nesen izmantots metionīns kā “radiotracers” attēlveidošanas pētījumiem pozitronu emisijas tomogrāfijā (PET) neiroonkoloģijas jomā.

To plaši izmanto arī kā glikomu radiosakaru kontrastēšanu gan ķirurģiskas ekstrakcijas plānošanas procesā, gan arī, lai uzraudzītu reakciju uz ārstēšanu un novērtētu atkārtošanos.

Nesen metionīna lietošana ir efektīvi pārbaudīta, lai uzlabotu sojas pupu stādu augšanu.

Biosintēze

Metionīna biosintēzi 1931. gadā aprakstīja un publicēja brits Džordžs Bārgers un viņa palīgs Frederiks Filips Koins.

Baktērijas un augi var sintezēt metionīnu un cisteīnu, tomēr vairums dzīvnieku metionīnu iegūst no uztura un cisteīnu no biosintēzes ceļa, kas sākas ar metionīnu kā sākotnējo substrātu (viņi arī iegūst cisteīnu kopā ar patērēto pārtiku uzturā).

Biosintētiskais ceļš

Augi un baktērijas izmanto cisteīnu kā sēra avotu un homoserīnu kā oglekļa skeleta avotu metionīna sintēzei. Homoserīns tiek sintezēts no aspartāta trīs enzīmu reakcijās:

(1) Aspartāts ar aspartāta kināzes enzīma palīdzību tiek pārveidots par β-aspartila fosfātu, pēc tam (2) tas tiek pārveidots par asparagēna β-semialdehīdu, kurš (3) pateicoties homoserīna dehidrogenāzes darbībai rada homoserīnu.

Pirmais metionīna sintēzes solis ir homoserīna reakcija ar sukcinil-CoA, veidojot O-sukcinilhomoserīnu. Šajā reakcijā sukcinil-CoA tiek sadalīta, atbrīvojot CoA daļu un sukcinātu saistīšanos ar homoserīnu.

Biosintētiskajā ceļā regulētā vai kontroles darbība ir šī pirmā fermentatīvā reakcija, jo metionīns, kas ir galaprodukts, galu galā inhibē homoserīna sukciniltransferāzes enzīmu.

Otrais sintēzes solis ir O-sukcinilhomoserīna reakcija ar cisteīnu, ko katalizē enzīms cistationīna γ-sintetāze, veidojot cistationīnu.

Trešo reakciju šajā ceļā katalizē β-cistationīns, kas attīra cistatiotīnu tā, lai sērs tiktu piesaistīts četru oglekļa atomu ķēdei, kas iegūta no homoserīna. Šīs reakcijas rezultāts ir homocisteīna veidošanās un 1 piruvāta un 1 NH4 + jona izdalīšanās.

Pēdējo reakciju katalizē homocisteīna metiltransferāze, kuras substrāts ir homocisteīns un kopā ar koenzīma metilkobalamīnu (kas iegūts no B12 vitamīna (cianokobalamīns)) pārnes metilgrupu no 5-metiltetrahidrofolāta uz homocisteīna sulfhidrilgrupu un iegūst homocisteīna grupu. izcelsme metionīnā.

Šajā reakcijā tetrahidrofolāts paliek brīvs.

Degradācija

Metionīns, izoleicīns un valīns tiek katabolizēti par sukcinil-CoA. Trīs piektdaļas metionīna oglekļa veido sukcinil-CoA, oglekļa karboksilformā CO2 un metionīna metilgrupu kā tādu noņem.

Pirmais metionīna sadalīšanās posms ietver L-metionīna kondensāciju ar ATP, izmantojot L-metionīna adenoziltransferāzi, iegūstot S-adenosil-L-metionīnu, ko sauc arī par “aktīvo metionīnu”.

S-metilgrupu pārnes uz dažādiem akceptoriem un tādējādi veidojas S-adenozil-L-homocisteīns, kas hidrolīzes laikā zaudē adenozīnu un kļūst par L-homocisteīnu. Pēc tam homocisteīns saistās ar serīnu, veidojot cistationīnu. Šo reakciju katalizē cistationīna β-sintetāze.

Cistationīns hidrolizējas un rada L-homoserīnu un cisteīnu. Tādējādi homocisteīns rada homoserīnu, un serīns rada cisteīnu, tāpēc šī reakcija ir raksturīga cisteīna biosintēzei no serīna.

Pēc tam homoserīna deamināze pārvērš homoserīnu α-ketobutirātā, atbrīvojot NH4. Α-ketobutirāts CoA-SH un NAD + klātbūtnē veido propionil-CoA, kas pēc tam tiek pārveidots par metilmalonil-CoA, un tas tiek pārveidots par sukcinil-CoA.

Tādā veidā daļa metionīna oglekļa ķēdes galu galā veido glikoneogēnu substrātu sukcinil-CoA, kuru pēc tam var integrēt glikozes sintēzē; šī iemesla dēļ metionīns tiek uzskatīts par glikogēna aminoskābi.

Alternatīvs metionīna sadalīšanās veids ir tā izmantošana kā enerģijas substrāts.

Metionīna slāpekli, tāpat kā visu aminoskābju slāpekli, transaminējot noņem no α-oglekļa, un šo α-aminogrupu beidzot pārnes uz L-glutamātu. Oksidatīvi deaminējot, šis slāpeklis nonāk urīnvielas ciklā un tiek izvadīts urīnā.

Pārtika ar metionīnu bagāta

Pārtikas produkti, kas bagāti ar metionīnu, ietver:

- olu baltums.

- piena produktu atvasinājumi, piemēram, nogatavināts siers, krējuma siers un jogurts.

- Zivis, īpaši tā saucamās zilās zivis, piemēram, tunzivis vai zobenzivis.

- krabis, omārs un garneles ir svarīgi metionīna avoti.

- cūkgaļas, liellopa un vistas gaļa.

- Valrieksti un citi žāvēti augļi ir bagāti ar metionīnu un ir olbaltumvielu aizvietotāji veģetāriešiem un vegāniem.

- sezama sēklas, ķirbis un pistācijas.

Tas ir atrodams arī melnajās un baltajās pupiņās, sojas pupās, kukurūzā un lapu zaļajos dārzeņos, piemēram, rāceņu zaļumos, spinātos un Šveices mandelē. Brokoļi, cukini un skvošs ir bagāti ar metionīnu.

Ieguvumi no tā uzņemšanas

Tā kā tā ir neaizvietojama aminoskābe, tās uzņemšana ir būtiska, lai izpildītu visas funkcijas, kurās tā piedalās. Veicinot tauku transportēšanu enerģijas izmantošanai, metionīns aizsargā aknas un artērijas no tauku uzkrāšanās.

Tās uzņemšana ir labvēlīga ķermeņa aizsardzībai pret tādiem apstākļiem kā taukainas aknas un ateroskleroze.

Ir pierādīts, ka metionīns ir efektīvs dažu smagu slāpekļa oksīda izraisītu mieloneuropātiju un makrocitisko anēmiju ārstēšanai, kas nereaģē uz B12 vitamīna ārstēšanu.

S-adenozil-L-metionīna (SAM) lietošana ir efektīva kā dabiska un alternatīva depresijas ārstēšanas metode. Tas notiek tāpēc, ka SAM ir metilgrupas donors, kas smadzenēs ir iesaistīts dažādu neirotransmiteru ar antidepresantu īpašībām sintēzē.

Oksidatīvais stress vismaz daļēji ir saistīts ar dažādu orgānu, tostarp aknu, nieru un smadzeņu, bojājumiem. Antioksidantu, piemēram, metionīna, lietošana ir postulēta, lai novērstu un koriģētu oksidatīvā stresa radītos bojājumus.

Trūkuma traucējumi

Ar metionīna metabolismu saistītas dažas patoloģijas, kas saistītas ar tā uzsūkšanos zarnās, kā rezultātā tiek uzkrāti atsevišķi metabolīti vai atklāts aminoskābes deficīts.

Metionīna metabolisma traucējumu gadījumā visizplatītākās ir tā saucamā homocistinūrija, kas ir I, II, III un IV tips:

I tipa homocistinūrija rodas cistationīna β-sintetāzes deficīta dēļ, un tā ir saistīta ar klīniskiem simptomiem, kas līdzīgi trombozei, osteoporozei, objektīva dislokācijai un bieži garīgai atpalicībai.

II tipa homocistinūriju izraisa N5N10-metilēntetrahidrofolāta reduktāzes deficīts. III tipa homocistinūrija rodas N5-metiltetrahidrofolāta-homocisteīna transmetilāzes līmeņa pazemināšanās dēļ metilkobalamīna sintēzes trūkuma dēļ.

Un visbeidzot, IV tipa homocistinūrija ir saistīta ar N5-metiltetrahidrofolāta-homocisteīna transmetilāzes samazināšanos nepilnīgas kobalamīna absorbcijas dēļ.

Homocistinūrija ir iedzimti metionīna metabolisma defekti un bieži rodas 1 no 160 000 jaundzimušajiem. Šajā patoloģijā aptuveni 300 mg homocistīna katru dienu tiek izvadīti kopā ar S-adenosilmetionīnu, kam pievienots metionīna līmeņa paaugstināšanās plazmā.

Samazinot metionīna uzņemšanu un palielinot cisteīna daudzumu uzturā agrīnā dzīves posmā, novērš šo slimību izraisītās patoloģiskās izmaiņas un ļauj normāli attīstīties.

Metionīna malabsorbcijas deficīta gadījumā vissvarīgākā ietekme ir saistīta ar centrālās nervu sistēmas (CNS) nervu šķiedru mielinēšanas neveiksmēm, kas var būt saistītas ar noteiktu garīgās atpalicības pakāpi.

Atsauces

1. Bakhoum, GS, Badr, EA Elm., Sadak, MS, Kabesh, MO, & Amin, GA (2018). Augsnes, dažu bioķīmisko aspektu un trīs sojas augu kultūru ražas uzlabošana, apstrādājot metionīnu smilšainā augsnē. Starptautiskais vides pētījumu žurnāls, 13., 1. – 9.
2. Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Bioķīmija (3. izd.). Sanfrancisko, Kalifornija: Pīrsons.
3. Misčulons, D., un Fava, M. (2002). S-adenozil-L-metionīna loma depresijas ārstēšanā: pierādījumu pārskats. American Journal of Clinical Nutrition, 76 (5), 1158S-1161S.
4. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harpera ilustrētā bioķīmija (28. izdevums). McGraw-Hill Medical.
5. Patra, RC, Swarup, D., & Dwivedi, SK (2001). Α tokoferola, askorbīnskābes un L-metionīna antioksidanta iedarbība uz svina izraisītu aknu, nieru un smadzeņu oksidatīvo stresu žurkām. Toksikoloģija, 162. panta 2. punkts, 81. – 88.
6. Rawn, JD (1998). Bioķīmija. Burlingtons, Masačūsetsa: Neil Patterson Publishers.
7. Stacy, CB, Di Rocco, A., & Gould, RJ (1992). Metionīns slāpekļa oksīda izraisītas neiropātijas un mieloneiropātijas ārstēšanā. Journal of Neurology, 239. (7), 401. – 403.