METIONIN: KARAKTERISTIKE, FUNKCIJE, HRANA, BLAGODATI - BIOLOGIJA - 2025

Metionin (Met, M) klasificiran je u skupinu nepolarnih aminokiselina ili hidrofobnim aminokiselina. Ova aminokiselina sadrži sumpor (S) u svom bočnom lancu koji može reagirati s metalnim atomima ili s elektrofilnim skupinama.

Metionin je otkrio John Howard Mueller u drugom desetljeću 20. stoljeća. Mueller je izolirao metionin iz kazeina, proteina koji je koristio za uzgoj hemolitičkih kultura streptokoka.

Kemijska struktura aminokiseline metionin (Izvor: Hbf878 putem Wikimedia Commons)

Naziv "metionin" kratica je kemijskog naziva ove aminokiseline: γ-metiltiol-α-aminobuterna kiselina, a uveo ju je S. Odake 1925.

To je esencijalna aminokiselina za sisavce i može ući u put za sintezu cisteina, nebitne aminokiseline, sve dok tijelo dobiva metionin iz prehrane. Biljke i bakterije sintetiziraju ga iz homocisteina, derivata cisteina i homoserina.

Njegov katabolizam podrazumijeva, s jedne strane, uklanjanje dušika iz njegove strukture i izlučivanje kao ureu, a s druge, transformaciju njegovog ugljikovog lanca u sukcinil CoA.

Uz valin i treonin, metionin se smatra glukogenom aminokiselinom, budući da se te aminokiseline mogu pretvoriti u sukcinat i ući u Krebsov ciklus. Glukogene aminokiseline su sposobne stvarati ugljikohidrate i, prema tome, glukozu.

Mnogo je namirnica bogatih metioninom poput tunjevine, mesa, bjelanjka, sireva i orašastih plodova.

Metionin je ključan za sintezu mnogih proteina, ispunjava važne funkcije u metabolizmu masti, uglavnom za skeletne mišiće, a sudjeluje i kao antioksidans.

Brojni su poremećaji koji se odnose na metabolizam metionina i sumpora koji su povezani s patologijama različitih stupnjeva utjecaja na zdravlje. Neki induciraju nakupljanje homocisteina, što je popraćeno trombozom, poremećajima središnjeg živčanog sustava (CNS), teškim zastojem mentalnog i koštanog sustava.

Drugi, poput nedostatka adenoziltransferaze, koji je prvi enzim koji djeluje na razgradnju metionina, rezultira nakupljanjem metionina, relativno dobroćudnom patologijom koja se kontrolira ograničavanjem hrane bogate metioninom u prehrani.

karakteristike

Metionin je esencijalna aminokiselina koju ne proizvodi ljudsko tijelo niti mnogi. Ovo je izvrstan antioksidans i izvor sumpora za naše tijelo.

Dnevna potreba za metioninom za dojenčad iznosi 45 mg / dan, u djece je 800 mg / dan, a u odraslih između 350 i 1.100 mg / dan.

Metionin je jedan od glavnih izvora sumpora u tijelu; sumpor je osnovna komponenta nekih vitamina poput tiamina ili vitamina B1, nekih hormona poput glukagona, inzulina i nekih hormona hipofize.

U keratinu je, što je protein u koži, noktima i kosi, a važan je i za sintezu kolagena i kreatina. Stoga je metionin, kao izvor sumpora, povezan sa svim funkcijama sumpora ili organskim tvarima koje ga sadrže.

Struktura

Kemijska formula metionina je HO2CCH (NH2) CH2CH2SCH3, a njegova molekularna formula je C5H11NO2S. To je hidrofobna esencijalna aminokiselina razvrstana u apolarne aminokiseline.

Sadrži α ugljik povezan s amino skupinom (-NH2), karboksilnom skupinom (-COOH), vodikovim atomom i bočnim lancem (-R) koji sadrži sumpor i koji se sastoji kao što slijedi: -CH2 -CH2-S-CH3.

Sve aminokiseline, s izuzetkom glicina, mogu postojati kao enantiomeri u L ili D obliku, tako da L-metionin i D-metionin mogu postojati. Međutim, u strukturi staničnih proteina nalazi se samo L-metionin.

Ta aminokiselina ima konstante disocijacije pK1 od 2,28 i pK2 od 9,21, a izoelektričnu točku 5,8.

Značajke

Metionin je esencijalna aminokiselina za sintezu mnogih proteina, među kojima su neki hormoni, sastavni proteini kože, kose i noktiju itd.

Koristi se kao prirodni relaksant za spavanje i vrlo je važan za dobro stanje noktiju, kože i kose. Sprečava neke bolesti jetre i srca; sprječava nakupljanje masti u arterijama i ključan je za sintezu cisteina i taurina.

Pogoduje korištenju masti kao energije i intervenira u njihovom transportu i upotrebi, posebno u koštanim mišićima, zbog čega je to vrlo važno za vježbanje mišića.

Smanjuje razinu histamina. Prirodni je antioksidans, jer pomaže smanjiti slobodne radikale. Također ima antidepresivna i anksiolitička svojstva.

Još jedna nedavna primjena metionina kao "radiotraktora" za slikovno istraživanje u pozitronsko-emisijskoj tomografiji (PET) u području neuro-onkologije.

Također se široko koristi kao radiokontrast za gliome, kako u procesu planiranja kirurških ekstrakcija, tako i za nadziranje odgovora na liječenje i procjenu recidiva.

Nedavno je upotreba metionina učinkovito testirana za poboljšanje rasta biljaka soje.

biosinteza

Biosintezu metionina opisali su i objavili 1931. godine Britanac George Barger i njegov pomoćnik Frederick Philip Coine.

Bakterije i biljke mogu sintetizirati metionin i cistein, međutim, većina životinja dobiva metionin iz prehrane, a cistein iz biosintetskog puta koji počinje od metionina kao početnog supstrata (oni cistein također nabavljaju s hranom koja konzumira u prehrani).

Biosintetski put

Biljke i bakterije koriste cistein kao izvor sumpora, a homoserin kao izvor ugljikova kostura za sintezu metionina. Homoserin se sintetizira iz aspartata kroz tri enzimske reakcije:

(1) Aspartat se pretvara u β-aspartil fosfat pomoću enzima aspartat kinaza, zatim se (2) pretvara u aspartanski β-polualdehid, koji (3) zahvaljujući djelovanju homoserin dehidrogenaze stvara homoserin.

Prvi korak u sintezi metionina je reakcija homoserina sa sukcinil-CoA da nastane O-sukcinil homoserin. U ovoj se reakciji sukcinil-CoA cijepa, oslobađajući CoA dio i sukcinatno vezanje na homoserin.

U biosintetskom putu, regulirani ili kontrolni korak je prva enzimska reakcija, budući da metionin, koji je krajnji produkt, inhibira enzim homoserin sukcinil transferaza.

Drugi korak u sintezi je reakcija O-sukcinil homoserina s cisteinom, kojeg katalizira enzim cistationin γ-sintetaza, s stvaranjem cistationina.

Treća reakcija na ovom putu katalizira p-cistationin, koji čisti cistatiotin tako da je sumpor vezan na bočni lanac sa četiri ugljika izveden iz homoserina. Rezultat ove reakcije je stvaranje homocisteina i oslobađanje 1 piruvata i 1 NH4 + iona.

Posljednja reakcija katalizira homocistein metiltransferaza koja ima homocistein kao supstrat i zajedno s koenzim metilkobalaminom (izveden iz vitamina B12 (cijanokobalamin)) prenosi metilnu skupinu iz 5-metiltetrahidrofolata u sulfhidrilnu skupinu homocisteina i daje porijeklo metionina.

U ovoj reakciji tetrahidrofolat ostaje slobodan.

degradacija

Metionin, izoleucin i valin kataboliziraju se u sukcinil-CoA. Tri petine ugljika u metioninu formira sukcinil-CoA, ugljikovi u karboksilima tvore CO2, a metilna skupina u metioninu se uklanja kao takva.

Prvi korak u razgradnji metionina uključuje kondenzaciju L-metionina s ATP-om pomoću L-metionin-adenosil-transferaze, čime nastaje S-adenozil-L-metionin, koji se također naziva "aktivni metionin".

S-metilna skupina prenosi se na različite akceptore i tako nastaje S-adenozil-L-homocistein koji gubeći adenozin hidrolizom postaje L-homocistein. Homocistein se zatim veže na serin i tvori cistationin. Tu reakciju katalizira cistationin β-sintetaza.

Cistationin hidrolizira i nastaje L-homoserin i cistein. Ovako homocistein potječe od homoserina, a serin stvara cistein, pa je ova reakcija uobičajena za biosintezu cisteina iz serina.

Homoserin deaminaza tada pretvara homoserin u α-ketobutirat, oslobađajući NH4. Α-ketobutirat, u prisutnosti CoA-SH i NAD +, tvori propionil-CoA, koji se zatim pretvara u metilmalonil-CoA i taj se pretvara u sukcinil-CoA.

Na taj način dio lanca ugljika metionina završava tvoreći glukoneogeni supstrat, sukcinil-CoA, koji se zatim može integrirati u sintezu glukoze; Iz tog razloga se metionin smatra glukogenom aminokiselinom.

Alternativni put za razgradnju metionina je njegova upotreba kao energetski supstrat.

Dušik metionin, poput svih aminokiselina, uklanja se iz α-ugljika transaminacijom, a ta α-amino skupina konačno se prenosi u L-glutamat. Oksidativnim raspadanjem ovaj dušik ulazi u ciklus uree i eliminira se u urinu.

Hrana bogata metioninom

Namirnice bogate metioninom uključuju:

- Jaja.

- Mliječni derivati ​​poput zrelog sira, krem ​​sira i jogurta.

- Riba, posebno takozvana plava riba, poput tune ili sabljarke.

- Rakovi, jastozi i škampi važni su izvori metionina.

- svinjsko, goveđe i pileće meso.

- Orasi i drugo sušeno voće bogati su metioninom i predstavljaju zamjenu proteina vegetarijancima i veganima.

- Sjemenke sezama, bundeve i pistacija.

Nalazi se i u crnom i bijelom grahu, soji, kukuruzu i lisnatom zelenom povrću poput repa, špinata i švicarskog blitva. Brokula, tikvice i tikvice bogati su metioninom.

Prednosti njegovog unosa

Budući da je esencijalna aminokiselina, njezin je unos neophodan da bi ispunio sve funkcije u kojima sudjeluje. Promicanjem prijevoza masti za upotrebu energetskog goriva, metionin štiti jetru i arterije od nakupljanja masti.

Njegov unos povoljno djeluje na zaštitu tijela od stanja poput masne jetre i ateroskleroze.

Pokazalo se da je metionin učinkovit za liječenje nekih teških slučajeva mijeloneuropatije izazvane dušikovim oksidom i makrocitnih anemija koje ne reagiraju na liječenje vitaminom B12.

Primjena S-adenosil-L-metionina (SAM) učinkovita je kao prirodno i alternativno liječenje depresije. To je zbog činjenice da je SAM donor metilne skupine koji sudjeluje u sintezi različitih neurotransmitera s antidepresivima u mozgu.

Oksidativni stres je, barem dijelom, uključen u oštećenje različitih organa, uključujući jetru, bubrege i mozak. Upotreba antioksidanata, poput metionina, postignuta je radi sprečavanja i ispravljanja štete uzrokovane oksidativnim stresom.

Poremećaji nedostatka

Postoje neke patologije povezane s metabolizmom metionina, koje imaju veze s njegovom crijevnom apsorpcijom, što rezultira nakupljanjem određenih metabolita ili iskrenim nedostatkom aminokiselina.

U slučaju poremećaja metabolizma metionina, najčešće su takozvane homocistinurije, a to su tipovi I, II, III i IV:

Homocistinurija tipa I nastaje zbog nedostatka cistationin β-sintetaze i povezana je s kliničkim simptomima sličnim trombozi, osteoporozi, dislokaciji sočiva i često mentalnom retardacijom.

Homocistinurija tipa II uzrokovana je nedostatkom N5N10-metilenetrahidrofolat reduktaze. Homocistinurija tipa III nastaje zbog smanjenja N5-metiltetrahidrofolat-homocistein transmetilaza, zbog manjka u sintezi metilkobalamina.

I konačno, homocistinurija tipa IV povezana je sa smanjenjem N5-metiltetrahidrofolat-homocistein transmetilaza zbog neispravne apsorpcije kobalamina.

Homocistinurije su nasljedne nedostatke metabolizma metionina i javljaju se često kod 1 na 160 000 novorođenčadi. U ovoj patologiji dnevno se izluči oko 300 mg homocistina zajedno sa S-adenozil metioninom, što je popraćeno povećanjem metionina u plazmi.

Smanjenje unosa metionina i povećanje cisteina u prehrani u ranoj dobi sprječavaju patološke promjene koje izazivaju ove bolesti i omogućavaju normalan razvoj.

U slučaju nedostatka malapsorpcije metionina, najvažniji učinci povezani su s neuspjehom u mijelinizaciji živčanih vlakana središnjeg živčanog sustava (CNS) koji se mogu povezati s određenim stupnjem mentalne retardacije.

Reference

1. Bakhoum, GS, Badr, EA Elm., Sadak, MS, Kabesh, MO, & Amin, GA (2018). Poboljšanje rasta, nekih biokemijskih aspekata i prinosa tri kultivara biljke soje tretiranjem metioninom u uvjetima pjeskovitog tla. Međunarodni časopis za istraživanje okoliša, 13, 1–9.
2. Mathews, C., van Holde, K., i Ahern, K. (2000). Biokemija (3. izd.). San Francisco, Kalifornija: Pearson.
3. Mischoulon, D., i Fava, M. (2002). Uloga S-adenosil-L-metionina u liječenju depresije: Pregled dokaza. Američki časopis za kliničku prehranu, 76 (5), 1158S-1161S.
4. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harper's Illustrated Biochemistry (28. izd.). McGraw-Hill Medical.
5. Patra, RC, Swarup, D., & Dwivedi, SK (2001). Antioksidativni učinci α tokoferola, askorbinske kiseline i L-metionina na oksidativni stres izazvan olovom na jetru, bubreg i mozak kod štakora. Toksikologija, 162 (2), 81–88.
6. Rawn, JD (1998). Biokemija. Burlington, Massachusetts: Neil Patterson Publishers.
7. Stacy, CB, Di Rocco, A., & Gould, RJ (1992). Metionin u liječenju neuropatije izazvane dušikovim oksidom i mijeloneuropatijom. Journal of Neurology, 239 (7), 401–403.