METIONIN: LASTNOSTI, FUNKCIJE, HRANA, KORISTI - BIOLOGIJA - 2026

Metionin (Met M) so razvrščena v skupino nepolarnih aminokislin ali amino kisline hidrofobne. Ta aminokislina vsebuje žveplo (S) v svoji stranski verigi, ki lahko reagira s kovinskimi atomi ali z elektrofilnimi skupinami.

Metionin je v drugem desetletju 20. stoletja odkril John Howard Mueller. Mueller je izoliral metionin iz kazeina, beljakovine, ki jo je uporabljal za gojenje hemolitičnih streptokoknih kultur.

Kemična struktura aminokisline metionin (vir: Hbf878 prek Wikimedia Commons)

Ime "metionin" je kratica kemičnega imena te aminokisline: γ-metiltiol-α-amino-maslačna kislina in jo je leta 1925 uvedel S. Odake.

Je bistvena aminokislina za sesalce in lahko vstopi v pot sinteze cisteina, nebistvene aminokisline, če telo pridobiva metionin iz prehrane. Rastline in bakterije ga sintetizirajo iz homocisteina, derivata cisteina in homoserina.

Katabolizem pomeni na eni strani izločanje dušika iz njegove strukture in njegovo izločanje kot sečnino, na drugi pa pretvorbo njegove ogljikove verige v sukcinil CoA.

Skupaj z valinom in treoninom metionin velja za glukogensko aminokislino, saj se te aminokisline lahko pretvorijo v sukcinat in vstopijo v Krebsov cikel. Glukogene aminokisline so sposobne proizvajati ogljikove hidrate in s tem glukozo.

Obstaja veliko živil, bogatih z metioninom, kot so tuna, meso, jajčni beljak, siri in oreški.

Metionin je ključen za sintezo številnih beljakovin, izpolnjuje pomembne funkcije pri presnovi maščob, predvsem za skeletne mišice, sodeluje pa tudi kot antioksidant.

Obstajajo številne motnje, povezane s presnovo metionina in žvepla, ki so povezane s patologijami z različnimi stopnjami posledic za zdravje. Nekateri povzročajo kopičenje homocisteina, ki ga spremlja tromboza, motnje centralnega živčnega sistema (CNS), huda duševna in skeletna zaostalost.

Drugi, na primer pomanjkanje adenoziltransferaze, ki je prvi encim, ki deluje pri razgradnji metionina, povzroči kopičenje metionina, sorazmerno benigne patologije, ki jo nadziramo z omejevanjem živil, bogatih z metioninom v prehrani.

značilnosti

Metionin je esencialna aminokislina, ki je ne proizvaja človeško telo ali veliko ljudi. To je odličen antioksidant in vir žvepla za naše telo.

Dnevna potreba po metioninu za dojenčke je 45 mg / dan, pri otrocih je 800 mg / dan, pri odraslih pa med 350 in 1.100 mg / dan.

Metionin je eden glavnih virov žvepla v telesu; žveplo je temeljna sestavina nekaterih vitaminov, kot sta tiamin ali vitamin B1, nekaterih hormonov, kot so glukagon, inzulin in nekateri hipofize.

Je v keratinu, ki je beljakovina v koži, nohtih in laseh, pomemben pa je tudi za sintezo kolagena in kreatina. Zato je metionin, ki je vir žvepla, povezan z vsemi funkcijami žvepla ali z organskimi snovmi, ki ga vsebujejo.

Struktura

Kemična formula metionina je HO2CCH (NH2) CH2CH2SCH3, njegova molekularna formula pa je C5H11NO2S. Je hidrofobna esencialna aminokislina, razvrščena med apolarne aminokisline.

Ima α ogljik, vezan na amino skupino (-NH2), karboksilno skupino (-COOH), atom vodika in stransko verigo (-R), ki vsebuje žveplo in je sestavljen na naslednji način: -CH2-S-CH3.

Vse aminokisline, razen glicina, lahko obstajajo kot enantiomeri v obliki L ali D, zato lahko obstajata L-metionin in D-metionin. Vendar pa v strukturi celičnih beljakovin najdemo le L-metionin.

Ta aminokislina ima konsolidacijske konstante pK 1 2,28 in pK2 9,21 ter izelektrično točko 5,8.

Lastnosti

Metionin je esencialna aminokislina za sintezo številnih beljakovin, med katerimi so nekateri hormoni, sestavni proteini kože, las in nohtov itd.

Uporablja se kot naravni relaksant za spanje in je zelo pomemben za dobro stanje nohtov, kože in las. Preprečuje nekatere bolezni jeter in srca; preprečuje kopičenje maščob v arterijah in je bistvenega pomena za sintezo cisteina in tavrina.

Prednost daje maščobam kot energiji in posega v njihov prevoz in uporabo, zlasti v skeletnih mišicah, zato je zelo pomembna za mišično vadbo.

Zmanjša raven histamina. Je naravni antioksidant, saj pomaga zmanjšati proste radikale. Ima tudi antidepresivne in anksiolitične lastnosti.

Še ena nedavna uporaba metionina kot "radiotraktorja" za slikovno študijo pozitronsko-emisijske tomografije (PET) na področju nevro-onkologije.

Ima tudi široko uporabo kot radiokontrast pri gliomih, tako v procesu načrtovanja kirurških ekstrakcij, kot tudi za spremljanje odziva na zdravljenje in oceno recidivov.

V zadnjem času je bila uporaba metionina učinkovito preizkušena za izboljšanje rasti rastlin soje.

Biosinteza

Biosintezo metionina sta leta 1931 opisala in objavila Britanec George Barger in njegov pomočnik Frederick Philip Coine.

Bakterije in rastline lahko sintetizirajo metionin in cistein, vendar večina živali pridobiva metionin iz prehrane, cistein pa iz biosintetične poti, ki se začne kot metionin kot začetni substrat (cistein pridobivajo tudi z zaužito hrano v prehrani).

Biosintetska pot

Rastline in bakterije uporabljajo cistein kot vir žvepla in homoserin kot vir ogljikovega okostja za sintezo metionina. Homoserin se sintetizira iz aspartata s pomočjo treh encimskih reakcij:

(1) Aspartat se z encimom aspartat kinaza pretvori v β-aspartil fosfat, nato (2) se pretvori v aspartanski β-polaldehid, ki (3) zahvaljujoč delovanju homoserin dehidrogenaze ustvari homoserin.

Prvi korak v sintezi metionina je reakcija homoserina s sukcinil-CoA, da nastane O-sukcinil homoserin. Pri tej reakciji se sukcinil-CoA cepi, tako da se sprosti del CoA in se veže sukcinat na homoserin.

Na biosintetski poti je reguliran ali kontrolni korak ta prva encimska reakcija, saj metionin, ki je končni produkt, na koncu zavira encim homoserin sukcinil transferaza.

Drugi korak v sintezi je reakcija O-sukcinil homoserina s cisteinom, ki ga katalizira encim cistationin γ-sintetaza, z nastankom cistationina.

Tretja reakcija na tej poti katalizira β-cistationin, ki cistetiotin razčisti, tako da je žveplo vezano na štiri ogljikovo stransko verigo, pridobljeno iz homoserina. Rezultat te reakcije je tvorba homocisteina in sproščanje 1 piruvata in 1 NH4 + iona.

Zadnja reakcija katalizira homocistein metiltransferaza, ki ima homocistein kot substrat in skupaj s koencim metilkobalaminom (pridobljen iz vitamina B12 (cianokobalamin)) prenese metilno skupino iz 5-metiltetrahidrofolata v sulfhidrilno skupino homocisteina in izvora metionina.

V tej reakciji tetrahidrofolat ostane prost.

Degradacija

Metionin, izolevcin in valin se katabolizirajo v sukcinil-CoA. Tri petine ogljika v metioninu tvori sukcinil-CoA, ogljiki v karboksilih tvorijo CO2 in metilna skupina v metioninu se odstrani kot taka.

Prvi korak razgradnje metionina vključuje kondenzacijo L-metionina z ATP s pomočjo L-metionin adenozil-transferaze, kar povzroči S-adenozil-L-metionin, imenovan tudi "aktivni metionin".

S-metilna skupina se prenese na različne akceptorje in tako nastane S-adenozil-L-homocistein, ki s hidrolizo izgubi adenozin in postane L-homocistein. Homocistein se nato veže na serin, da tvori cistationin. To reakcijo katalizira cistationin β-sintetaza.

Cistationin hidrolizira in povzroči L-homoserin in cistein. Tako homocistein izvira iz homoserina, serin pa tvori cistein, zato je ta reakcija običajna za biosintezo cisteina iz serina.

Homoserin deaminaza nato pretvori homoserin v α-ketobutirat in sprosti NH4. Α-ketobutirat v prisotnosti CoA-SH in NAD + tvori propionil-CoA, ki se nato pretvori v metilmalonil-CoA in ta se pretvori v sukcinil-CoA.

Tako se del ogljikove verige metionina konča, tako da tvori glukoneogeni substrat, sukcinil-CoA, ki se nato lahko vključi v sintezo glukoze; zato metionin velja za glukogensko aminokislino.

Alternativna pot razgradnje metionina je njegova uporaba kot energetski substrat.

Dušik metionina, kot tisti iz vseh aminokislin, se s transaminacijo odstrani iz α-ogljika in ta α-amino skupina se končno prenese v L-glutamat. Z oksidativnim razkrojem ta dušik vstopi v cikel sečnine in se izloči z urinom.

Hrana bogata z metioninom

Živila, bogata z metioninom, vključujejo:

- Jajčni beljak.

- Mlečni derivati, kot so zrel sir, kremni sir in jogurt.

- Ribe, zlasti tako imenovane modre ribe, kot sta tuna ali mečarica.

- Raki, jastogi in kozice so pomembni viri metionina.

- svinjsko, goveje in piščančje meso.

- Orehi in drugo suho sadje so bogati z metioninom in predstavljajo beljakovinske nadomestke za vegetarijance in vegane.

- sezamova semena, buča in pistacija.

Najdemo ga tudi v črnem in belem fižolu, soji, koruzi in listnati zeleni zelenjavi, kot je repa zelenjave, špinača in švicarski blitva. Brokoli, bučke in bučke so bogati z metioninom.

Prednosti njegovega vnosa

Njegov vnos je bistvena aminokislina, ki je ključnega pomena, da izpolni vse funkcije, v katerih sodeluje. S spodbujanjem prevoza maščobe za porabo energetskih goriv metionin ščiti jetra in arterije pred nabiranjem maščobe.

Njegov vnos je koristen za zaščito telesa pred stanji, kot so maščobna jetra in ateroskleroza.

Metionin je bil učinkovit za zdravljenje nekaterih hudih primerov mieloneuropatij, ki jih povzročajo dušikov oksid in makrocitnih anemij, ki se ne odzivajo na zdravljenje z vitaminom B12.

Uporaba S-adenozila-L-metionina (SAM) je učinkovita kot naravno in alternativno zdravljenje depresije. To je zato, ker je SAM darovalec metilne skupine, ki sodeluje pri sintezi različnih nevrotransmiterjev z antidepresivi v možganih.

Oksidativni stres je vsaj deloma vključen v poškodbe različnih organov, vključno z jetri, ledvicami in možgani. Uporaba antioksidantov, kot je metionin, je predvidena za preprečevanje in odpravljanje škode, ki jo povzroči oksidativni stres.

Motnje pomanjkanja

Obstaja nekaj patologij, povezanih s presnovo metionina, ki imajo povezavo z njegovo črevesno absorpcijo, kar ima za posledico kopičenje nekaterih presnovkov ali odkrit primanjkljaj aminokisline.

Pri presnovnih motnjah metionina so najpogostejše tako imenovane homocistinurije, ki so tipa I, II, III in IV:

Homocistinurija tipa I je posledica pomanjkanja cistationin β-sintetaze in je povezana s kliničnimi simptomi, podobnimi trombozi, osteoporozi, dislokaciji leč in pogosto duševni zaostalosti.

Homocistinurija tipa II povzroča pomanjkanje N5N10-metilenetrahidrofolat reduktaze. Homocistinurija tipa III nastane zaradi zmanjšanja N5-metiltetrahidrofolata-homocistein transmetilaze zaradi pomanjkanja sinteze metilkobalamina.

In končno, homocistinurija tipa IV je povezana z zmanjšanjem N5-metiltetrahidrofolata-homocistein transmetilaze zaradi pomanjkljive absorpcije kobalamina.

Homocistinurije so dedne okvare metabolizma metionina in se pojavljajo pogosto pri 1 od 160.000 novorojenčkov. Pri tej patologiji se vsak dan izloči približno 300 mg homocistina skupaj s S-adenozil metioninom, ki ga spremlja povečanje metionina v plazmi.

Zmanjšanje vnosa metionina in povečanje cisteina v prehrani zgodaj v življenju preprečujeta patološke spremembe, ki jih povzročajo te bolezni in omogočajo normalen razvoj.

Pri pomanjkanju malapsorpcije metionina so najpomembnejši učinki povezani z okvarami mielinizacije živčnih vlaken centralnega živčnega sistema (CNS), ki jih je mogoče povezati z določeno stopnjo duševne zaostalosti.

Reference

1. Bakhoum, GS, Badr, EA Elm., Sadak, MS, Kabesh, MO, & Amin, GA (2018). Izboljšanje rasti, nekaterih biokemijskih vidikov in donosa treh kultivarjev rastline soje z obdelavo z metioninom v stanju peščene zemlje. International Journal of Environmental Research, 13, 1–9.
2. Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Biokemija (3. izd.). San Francisco, Kalifornija: Pearson.
3. Mischoulon, D., & Fava, M. (2002). Vloga S-adenozila-L-metionina pri zdravljenju depresije: pregled dokazov. American Journal of Clinical Nutrition, 76 (5), 1158S-1161S.
4. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harperjeva ilustrirana biokemija (28. izd.). McGraw-Hill Medical.
5. Patra, RC, Swarup, D., & Dwivedi, SK (2001). Antioksidativni učinki α tokoferola, askorbinske kisline in L-metionina na oksidativni stres, ki ga povzroča svinec, na jetra, ledvice in možgane pri podganah. 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 pri zdravljenju nevropatije, ki jo povzroča dušikov oksid in mieloneuropatija. Journal of Neurology, 239 (7), 401–403.