- ลักษณะเฉพาะ
- โครงสร้าง
- คุณสมบัติ
- การสังเคราะห์
- วิถีสังเคราะห์ทางชีวภาพ
- การปลด
- อาหารที่อุดมด้วยเมไทโอนีน
- ประโยชน์ของการบริโภค
- ความผิดปกติของการขาด
- อ้างอิง
เมไทโอนีน (Met, M) ถูกจัดอยู่ในกลุ่มของกรดอะมิโนที่ไม่มีขั้วหรือกรดอะมิโนที่ไม่ชอบน้ำ กรดอะมิโนนี้มีกำมะถัน (S) ในสายโซ่ด้านข้างซึ่งสามารถทำปฏิกิริยากับอะตอมของโลหะหรือกับหมู่อิเล็กโทรฟิลิก
Methionine ถูกค้นพบโดย John Howard Mueller ในทศวรรษที่สองของศตวรรษที่ 20 มูลเลอร์แยกเมไทโอนีนออกจากเคซีนซึ่งเป็นโปรตีนที่เขาใช้ในการเพาะเชื้อเฮโมไลติกสเตรปโตคอกคัส
โครงสร้างทางเคมีของกรดอะมิโนเมไทโอนีน (ที่มา: Hbf878 ผ่าน Wikimedia Commons)
ชื่อ "เมไทโอนีน" เป็นคำย่อของชื่อทางเคมีของกรดอะมิโนนี้: γ-methylthiol-α-aminobutyric acid และได้รับการแนะนำโดย S. Odake ในปีพ. ศ. 2468
เป็นกรดอะมิโนที่จำเป็นสำหรับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและสามารถเข้าสู่เส้นทางการสังเคราะห์ซีสเทอีนซึ่งเป็นกรดอะมิโนที่ไม่จำเป็นตราบใดที่ร่างกายได้รับเมไทโอนีนจากอาหาร พืชและแบคทีเรียสังเคราะห์จากโฮโมซิสเทอีนซึ่งเป็นอนุพันธ์ของซีสเทอีนและโฮโมซีรีน
ในแง่หนึ่งการสลายตัวของมันหมายถึงการกำจัดไนโตรเจนออกจากโครงสร้างและการขับออกเป็นยูเรียและในอีกด้านหนึ่งคือการเปลี่ยนโซ่คาร์บอนเป็นซัคซินิลโคเอ
นอกจากวาลีนและ ธ รีโอนีนแล้วเมไทโอนีนถือเป็นกรดอะมิโนกลูโคจินิกเนื่องจากกรดอะมิโนเหล่านี้สามารถเปลี่ยนเป็นซัคซิเนตและเข้าสู่วัฏจักรเครบส์ กรดอะมิโนกลูโคเจนิกสามารถผลิตคาร์โบไฮเดรตได้ดังนั้นกลูโคส
มีอาหารมากมายที่อุดมไปด้วยเมไทโอนีนเช่นปลาทูน่าเนื้อสัตว์ไข่ขาวชีสและถั่ว
เมไทโอนีนจำเป็นสำหรับการสังเคราะห์โปรตีนหลายชนิดทำหน้าที่สำคัญในการเผาผลาญไขมันส่วนใหญ่สำหรับกล้ามเนื้อโครงร่างและยังมีส่วนร่วมในการต้านอนุมูลอิสระ
มีความผิดปกติมากมายที่เกี่ยวข้องกับการเผาผลาญของเมไทโอนีนและกำมะถันที่เกี่ยวข้องกับโรคที่มีผลกระทบต่อสุขภาพที่แตกต่างกัน บางอย่างทำให้เกิดการสะสมของ homocysteine ซึ่งมาพร้อมกับการเกิดลิ่มเลือดความผิดปกติของระบบประสาทส่วนกลาง (CNS) การชะลอตัวของระบบทางจิตและโครงร่างอย่างรุนแรง
อื่น ๆ เช่นการขาด adenosyltransferase ซึ่งเป็นเอนไซม์ตัวแรกที่ทำหน้าที่ในการย่อยสลาย methionine ส่งผลให้เกิดการสะสมของ methionine ซึ่งเป็นพยาธิสภาพที่ค่อนข้างอ่อนโยนซึ่งควบคุมโดยการ จำกัด อาหารที่อุดมไปด้วย methionine ในอาหาร
ลักษณะเฉพาะ
เมไทโอนีนเป็นกรดอะมิโนที่จำเป็นซึ่งไม่ได้ผลิตโดยร่างกายมนุษย์หรือโดยมาก นี่คือสารต้านอนุมูลอิสระที่ดีเยี่ยมและเป็นแหล่งของกำมะถันสำหรับร่างกายของเรา
ความต้องการประจำวันของเมไทโอนีนสำหรับทารกคือ 45 มก. / วันในเด็กคือ 800 มก. / วันและในผู้ใหญ่อยู่ระหว่าง 350 ถึง 1,100 มก. / วัน
เมไทโอนีนเป็นหนึ่งในแหล่งสำคัญของกำมะถันในร่างกาย กำมะถันเป็นส่วนประกอบพื้นฐานของวิตามินบางชนิดเช่นไทอามีนหรือวิตามินบี 1 ของฮอร์โมนบางชนิดเช่นกลูคากอนอินซูลินและฮอร์โมนต่อมใต้สมองบางชนิด
อยู่ในเคราตินซึ่งเป็นโปรตีนในผิวหนังเล็บและผมและยังมีความสำคัญต่อการสังเคราะห์คอลลาเจนและครีเอทีน ดังนั้นเมไทโอนีนซึ่งเป็นแหล่งของกำมะถันจึงเกี่ยวข้องกับการทำงานทั้งหมดของกำมะถันหรือสารอินทรีย์ที่มีอยู่
โครงสร้าง
สูตรทางเคมีของเมไทโอนีนคือ HO2CCH (NH2) CH2CH2SCH3 และสูตรโมเลกุลคือ C5H11NO2S เป็นกรดอะมิโนจำเป็นที่ไม่ชอบน้ำซึ่งจัดอยู่ในกรดอะมิโนอะโพลาร์
มีคาร์บอนαติดอยู่กับหมู่อะมิโน (-NH2) หมู่คาร์บอกซิล (-COOH) อะตอมของไฮโดรเจนและโซ่ด้านข้าง (-R) ที่มีกำมะถันและประกอบด้วยดังนี้: -CH2 -CH2-S-CH3
กรดอะมิโนทั้งหมดยกเว้นไกลซีนสามารถมีอยู่เป็น enantiomers ในรูปแบบ L หรือ D ดังนั้น L-methionine และ D-methionine จึงมีอยู่ได้ อย่างไรก็ตามมีเพียง L-methionine เท่านั้นที่พบในโครงสร้างของโปรตีนในเซลล์
กรดอะมิโนนี้มีค่าคงที่การแยกตัว pK 1 ของ 2.28 และ pK2 ของ 9.21 และจุดไอโซอิเล็กทริกที่ 5.8
คุณสมบัติ
เมไทโอนีนเป็นกรดอะมิโนที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์โปรตีนหลายชนิดซึ่ง ได้แก่ ฮอร์โมนบางชนิดโปรตีนที่เป็นส่วนประกอบของผิวหนังผมและเล็บเป็นต้น
ใช้เป็นสารผ่อนคลายตามธรรมชาติในการนอนหลับและมีความสำคัญต่อสภาพเล็บผิวหนังและเส้นผมที่ดี ป้องกันโรคตับและหัวใจบางชนิด ป้องกันการสะสมของไขมันในหลอดเลือดแดงและจำเป็นสำหรับการสังเคราะห์ซีสเทอีนและทอรีน
มันชอบการใช้ไขมันเป็นพลังงานและแทรกแซงการขนส่งและการใช้โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกล้ามเนื้อโครงร่างซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมการออกกำลังกายของกล้ามเนื้อจึงมีความสำคัญมาก
ลดระดับฮีสตามีน เป็นสารต้านอนุมูลอิสระตามธรรมชาติเนื่องจากช่วยลดอนุมูลอิสระ นอกจากนี้ยังมีคุณสมบัติในการต้านอาการซึมเศร้าและความวิตกกังวล
การใช้เมไทโอนีนล่าสุดอีกครั้งในฐานะ "เครื่องฉายรังสี" สำหรับการศึกษาการถ่ายภาพในเอกซเรย์ปล่อยโพซิตรอน (PET) ในสาขาประสาทวิทยาเนื้องอกวิทยา
นอกจากนี้ยังมีการใช้งานอย่างกว้างขวางเป็นสารป้องกันรังสีสำหรับ gliomas ทั้งในกระบวนการวางแผนของการผ่าตัดแยกออกรวมถึงการตรวจสอบการตอบสนองต่อการรักษาและการประเมินการเกิดซ้ำ
เมื่อเร็ว ๆ นี้การใช้เมไทโอนีนได้รับการทดสอบอย่างมีประสิทธิภาพเพื่อปรับปรุงการเจริญเติบโตของต้นถั่วเหลือง
การสังเคราะห์
การสังเคราะห์ด้วยวิธีเมไทโอนีนได้รับการอธิบายและเผยแพร่ในปีพ. ศ. 2474 โดย George Barger ชาวอังกฤษและผู้ช่วยของเขา Frederick Philip Coine
แบคทีเรียและพืชสามารถสังเคราะห์เมไทโอนีนและซีสเทอีนได้อย่างไรก็ตามสัตว์ส่วนใหญ่ได้รับเมไทโอนีนจากอาหารและซีสเทอีนจากวิถีการสังเคราะห์ทางชีวภาพที่เริ่มต้นจากเมไทโอนีนเป็นสารตั้งต้นเริ่มต้น (พวกมันได้รับซีสเทอีนร่วมกับอาหารที่บริโภคด้วย ในอาหาร).
วิถีสังเคราะห์ทางชีวภาพ
พืชและแบคทีเรียใช้ซิสเทอีนเป็นแหล่งของกำมะถันและโฮโมซีรีนเป็นแหล่งของโครงกระดูกคาร์บอนสำหรับการสังเคราะห์เมไทโอนีน Homoserine ถูกสังเคราะห์จากสารให้ความหวานผ่านปฏิกิริยาของเอนไซม์สามชนิด:
(1) แอสพาเทตถูกเปลี่ยนเป็นβ-aspartyl phosphate โดยใช้เอนไซม์แอสพาเทตไคเนสจากนั้น (2) จะถูกเปลี่ยนเป็นแอสปาร์ติกβ-semialdehyde ซึ่ง (3) เนื่องจากการกระทำของ homoserine dehydrogenase ทำให้เกิด homoserine
ขั้นตอนแรกในการสังเคราะห์เมไทโอนีนคือปฏิกิริยาของโฮโมซีรีนกับซัคซินิลโคเอเพื่อสร้างโฮโมซีรีน O-succinyl ในปฏิกิริยานี้ succinyl-CoA จะถูกแยกออกโดยปล่อยส่วน CoA และ succinate ที่จับกับ homoserine
ในวิถีการสังเคราะห์ทางชีวภาพขั้นตอนที่มีการควบคุมหรือควบคุมคือปฏิกิริยาของเอนไซม์ขั้นแรกนี้เนื่องจากเมไทโอนีนซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายจะไปยับยั้งเอนไซม์โฮโมซีรีนซัคซินิลทรานสเฟอเรส
ขั้นตอนที่สองในการสังเคราะห์คือปฏิกิริยาของ O-succinyl homoserine กับ cysteine ซึ่งเร่งปฏิกิริยาโดยเอนไซม์ cystathionine γ-synthetase พร้อมกับการสร้าง cystathionine
ปฏิกิริยาที่สามในทางเดินนี้ถูกเร่งโดยβ-cystathionine ซึ่งจะล้าง cystathiotin เพื่อให้กำมะถันติดกับโซ่ด้านคาร์บอนสี่ด้านที่ได้จากโฮโมซีรีน ผลของปฏิกิริยานี้คือการสร้างโฮโมซิสเทอีนและการปลดปล่อย 1 ไพรูเวทและ 1 NH4 + ไอออน
ปฏิกิริยาสุดท้ายถูกเร่งปฏิกิริยาโดย homocysteine methyltransferase ซึ่งมี homocysteine เป็นสารตั้งต้นและร่วมกับโคเอนไซม์เมทิลโคบาลามิน (มาจากวิตามินบี 12 (ไซยาโนโคบาลามิน)) จะถ่ายโอนหมู่เมทิลจาก 5-methyltetrahydrofolate ไปยังกลุ่มโฮโมซิสเทอีน sulfhydryl และให้ ต้นกำเนิดของเมไทโอนีน
ในปฏิกิริยานี้ tetrahydrofolate ยังคงเป็นอิสระ
การปลด
เมไทโอนีนไอโซลูซีนและวาลีนถูก catabolized เป็น succinyl-CoA สามในห้าของคาร์บอนในเมทไธโอนีนในรูปแบบ succinyl-CoA คาร์บอนในคาร์บอกซิลในรูปแบบ CO2 และกลุ่มเมธิลในเมไทโอนีนจะถูกกำจัดออกไปเช่นนี้
ขั้นตอนแรกในการย่อยสลายเมไทโอนีนเกี่ยวข้องกับการควบแน่นของ L-methionine กับ ATP โดยใช้ L-methionine adenosyl transferase ทำให้เกิด S-adenosyl-L-methionine หรือที่เรียกว่า "active methionine"
กลุ่ม S-methyl ถูกถ่ายโอนไปยังตัวรับต่างๆดังนั้นจึงเกิด S-adenosyl-L-homocysteine ซึ่งสูญเสียอะดีโนซีนผ่านการไฮโดรไลซิสและกลายเป็น L-homocysteine จากนั้นโฮโมซิสเทอีนจะจับกับซีรีนเพื่อสร้างซีสตาไธโอนีน ปฏิกิริยานี้ถูกเร่งโดย cystathionine β-synthetase
Cystathionine ไฮโดรไลเซสและก่อให้เกิด L-homoserine และ cysteine นี่คือวิธีที่ homocysteine กำเนิด homoserine และ serine สร้าง cysteine ดังนั้นปฏิกิริยานี้จึงเป็นเรื่องปกติสำหรับการสังเคราะห์ทางชีวภาพของ cysteine จากซีรีน
Homoserine deaminase จะแปลง homoserine เป็นα-ketobutyrate ปล่อย NH4 Α-ketobutyrate ต่อหน้า CoA-SH และ NAD + จะสร้าง propionyl-CoA ซึ่งจะถูกเปลี่ยนเป็น methylmalonyl-CoA และจะถูกแปลงเป็น succinyl-CoA
ด้วยวิธีนี้ส่วนหนึ่งของห่วงโซ่คาร์บอนของเมไทโอนีนจะกลายเป็นสารตั้งต้นกลูโคโนเจนิกซัคซินิล - โคเอซึ่งสามารถรวมเข้ากับการสังเคราะห์กลูโคสได้ ด้วยเหตุนี้เมไทโอนีนจึงถือเป็นกรดอะมิโนกลูโคจินิก
เส้นทางอื่นสำหรับการย่อยสลายเมไทโอนีนคือการใช้เป็นสารตั้งต้นพลังงาน
ไนโตรเจนของเมไทโอนีนเช่นเดียวกับกรดอะมิโนทั้งหมดจะถูกกำจัดออกจากα-carbon โดยการทรานส์ฟอร์มและในที่สุดกลุ่มα-amino จะถูกถ่ายโอนไปยัง L-glutamate โดยการกำจัดออกซิเดชั่นไนโตรเจนนี้จะเข้าสู่วัฏจักรของยูเรียและถูกกำจัดออกทางปัสสาวะ
อาหารที่อุดมด้วยเมไทโอนีน
อาหารที่อุดมด้วยเมไทโอนีน ได้แก่ :
- ไข่ขาว
- อนุพันธ์ของนมเช่นชีสสุกครีมชีสและโยเกิร์ต
- ปลาโดยเฉพาะปลาสีน้ำเงินเช่นปลาทูน่าหรือปลาดาบ
- ปูกุ้งก้ามกรามและกุ้งเป็นแหล่งสำคัญของเมไทโอนีน
- เนื้อหมูเนื้อวัวและเนื้อไก่
- วอลนัทและผลไม้แห้งอื่น ๆ อุดมไปด้วยเมไทโอนีนและเป็นตัวแทนของโปรตีนทดแทนสำหรับมังสวิรัติและหมิ่นประมาท
- เมล็ดงาฟักทองและพิสตาชิโอ
นอกจากนี้ยังพบในถั่วดำและขาวถั่วเหลืองข้าวโพดและผักใบเขียวเช่นผักกาดเขียวผักโขมและชาร์ดสวิส บร็อคโคลีบวบและสควอชอุดมไปด้วยเมไทโอนีน
ประโยชน์ของการบริโภค
ในฐานะที่เป็นกรดอะมิโนที่จำเป็นการบริโภคจึงจำเป็นต่อการทำงานทั้งหมดที่มีส่วนร่วม ด้วยการส่งเสริมการขนส่งไขมันเพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงพลังงานเมไทโอนีนปกป้องตับและหลอดเลือดแดงจากการสะสมของไขมัน
การบริโภคมีประโยชน์ต่อการป้องกันร่างกายจากสภาวะต่างๆเช่นไขมันในตับและหลอดเลือด
พบว่าเมไทโอนีนมีประสิทธิภาพในการรักษาผู้ป่วยโรคไมอีโลนที่เกิดจากไนตริกออกไซด์และ anemias macrocytic ที่ไม่ตอบสนองต่อการรักษาด้วยวิตามินบี 12
การใช้ S-adenosyl-L-methionine (SAM) มีประสิทธิภาพในการรักษาภาวะซึมเศร้าแบบธรรมชาติและเป็นทางเลือก นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่า SAM เป็นผู้บริจาคกลุ่มเมธิลที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์สารสื่อประสาทต่างๆที่มีคุณสมบัติเป็นยากล่อมประสาทในสมอง
ความเครียดจากการออกซิเดชั่นมีส่วนเกี่ยวข้องกับความเสียหายของอวัยวะต่างๆรวมทั้งตับไตและสมอง การใช้สารต้านอนุมูลอิสระเช่นเมไทโอนีนได้รับการกล่าวอ้างเพื่อป้องกันและแก้ไขความเสียหายที่เกิดจากความเครียดออกซิเดชั่น
ความผิดปกติของการขาด
มีพยาธิสภาพบางอย่างที่เกี่ยวข้องกับการเผาผลาญของเมไทโอนีนซึ่งเกี่ยวข้องกับการดูดซึมในลำไส้ซึ่งส่งผลให้เกิดการสะสมของสารบางอย่างหรือการขาดกรดอะมิโนอย่างตรงไปตรงมา
ในกรณีของความผิดปกติของการเผาผลาญเมไทโอนีนที่พบบ่อยที่สุดคือสิ่งที่เรียกว่า homocystinuria ซึ่ง ได้แก่ ประเภท I, II, III และ IV:
ประเภทที่ 1 homocystinuria เกิดจากการขาด cystathionine β-synthetase และเกี่ยวข้องกับอาการทางคลินิกที่คล้ายคลึงกับการเกิดลิ่มเลือดโรคกระดูกพรุนการเคลื่อนของเลนส์และภาวะปัญญาอ่อนบ่อยครั้ง
ประเภทที่สอง homocystinuria เกิดจากการขาด N5N10-methylenetetrahydrofolate reductase ประเภทที่ 3 homocystinuria เกิดจากการลดลงของ N5-methyltetrahydrofolate-homocysteine transmethylase เนื่องจากความบกพร่องในการสังเคราะห์ methylcobalamin
และในที่สุด homocystinuria ประเภท IV มีความเกี่ยวข้องกับการลดลงของ N5-methyltetrahydrofolate-homocysteine transmethylase เนื่องจากการดูดซึมโคบาลามินบกพร่อง
Homocystinuria เป็นข้อบกพร่องที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมในการเผาผลาญของ methionine และเกิดขึ้นบ่อยใน 1 ใน 160,000 ทารกแรกเกิด ในพยาธิวิทยานี้ homocystine ประมาณ 300 มก. จะถูกขับออกทุกวันพร้อมกับ S-adenosyl methionine ซึ่งมาพร้อมกับการเพิ่มขึ้นของ methionine ในพลาสมา
การลดปริมาณเมไทโอนีนและการเพิ่มซีสเทอีนในอาหารในช่วงต้นชีวิตจะช่วยป้องกันการเปลี่ยนแปลงทางพยาธิวิทยาที่เกิดจากโรคเหล่านี้และช่วยให้การพัฒนาเป็นไปตามปกติ
ในกรณีของการขาดการดูดซึม methionine malabsorption ผลกระทบที่สำคัญที่สุดเกี่ยวข้องกับความล้มเหลวในการเชื่อมต่อเส้นใยประสาทของระบบประสาทส่วนกลาง (CNS) ซึ่งอาจเกี่ยวข้องกับภาวะปัญญาอ่อนในระดับหนึ่ง
อ้างอิง
- Bakhoum, GS, Badr, EA Elm., Sadak, MS, Kabesh, MO, & Amin, GA (2018) การปรับปรุงการเจริญเติบโตลักษณะทางชีวเคมีและผลผลิตของพืชถั่วเหลืองสามสายพันธุ์โดยการบำบัดเมไทโอนีนภายใต้สภาพดินทราย International Journal of Environmental Research, 13, 1–9
- Mathews, C. , van Holde, K. , & Ahern, K. (2000). ชีวเคมี (ฉบับที่ 3) ซานฟรานซิสโกแคลิฟอร์เนีย: Pearson
- Mischoulon, D. , & Fava, M. (2002). บทบาทของ S-adenosyl-L-methionine ในการรักษาภาวะซึมเศร้า: การทบทวนหลักฐาน American Journal of Clinical Nutrition, 76 (5), 1158S-1161S
- Murray, R. , Bender, D. , Botham, K. , Kennelly, P. , Rodwell, V. , & Weil, P. (2009) ชีวเคมีในภาพประกอบของ Harper (28th ed.) การแพทย์ McGraw-Hill
- Patra, RC, Swarup, D. , & Dwivedi, SK (2001). ฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระของαโทโคฟีรอลกรดแอสคอร์บิกและแอล - เมไธโอนีนต่อความเครียดจากการออกซิเดชั่นของสารตะกั่วที่ทำให้ตับไตและสมองในหนูขาว พิษวิทยา, 162 (2), 81–88.
- Rawn, JD (1998). ชีวเคมี. เบอร์ลิงตันแมสซาชูเซตส์: Neil Patterson Publishers
- สเตซี่, CB, Di Rocco, A. , & Gould, RJ (1992) เมไทโอนีนในการรักษาโรคระบบประสาทที่เกิดจากไนตรัสออกไซด์และ myeloneuropathy วารสารวิทยา, 239 (7), 401–403.