الميثيونين

الميثيونين ⁽ رمزه Met أو M ) ^{[ 3 ]} ( يُلفظ / mɪˈθaɪəniːn / ) [ 4 ] هو حمض أميني أساسي في جسم الإنسان. بالمقارنة مع الأحماض الأمينية الأخرى، يلعب الميثيونين أدوارًا حيوية حاسمة . فهو ^طليعة الحمض الأميني السيستين وعامل المثيلة واسع الانتشار rSAM . يُعد الميثيونين ضروريًا لتخليق البروتين، الذي يبدأ بواسطة ^N- فورميل ميثيونين- sRNA.

عُزل الميثيونين لأول مرة عام 1921 على يد جون هوارد مولر . ^{[ 5 ]} ويُشفّر بواسطة الكودون AUG. وقد أطلق عليه ساتورو أوداكي هذا الاسم عام 1925، وهو اختصار لوصفه البنيوي: حمض 2-أمينو-4-( ميثيل ثيو ) بيوتانويك . ^{[ 6 ]}

الميثيونين (يُختصر بـ Met أو M ؛ ويُشفّر بواسطة الكودون AUG) هو حمض أميني ألفا يُستخدم في التخليق الحيوي للبروتينات . يحتوي على مجموعة كربوكسيل (تكون في شكلها غير البروتوني −COO− ^في ظروف الأس الهيدروجيني البيولوجية )، ومجموعة _أمينية ( تكون في شكلها البروتوني −NH₃⁺ في ظروف الأس الهيدروجيني البيولوجية) تقع في الموضع ألفا بالنسبة لمجموعة الكربوكسيل، وسلسلة جانبية من ^نوع S- ميثيل ثيوإيثر ، مما يصنفه كحمض أميني أليفاتي غير قطبي .

في الجينات النووية للكائنات حقيقية النواة وفي العتائق ، يتم ترميز الميثيونين بواسطة كودون البدء ، مما يعني أنه يشير إلى بداية منطقة الترميز وهو أول حمض أميني يتم إنتاجه في عديد الببتيد الناشئ أثناء ترجمة mRNA . ^{[ 7 ]}

السيستين والميثيونين هما الحمضان الأمينيان البروتينيان اللذان يحتويان على الكبريت . وباستثناء حالات قليلة قد يعمل فيها الميثيونين كمستشعر للأكسدة والاختزال (مثل سلفوكسيد الميثيونين ^{[ 8 ]} )، فإن بقايا الميثيونين لا تؤدي دورًا تحفيزيًا. ^{[ 9 ]} وهذا على عكس بقايا السيستين، حيث تؤدي مجموعة الثيول دورًا تحفيزيًا في العديد من البروتينات. ^{[ 9 ]} ومع ذلك، فإن لمجموعة الثيوإيثر داخل الميثيونين دورًا بنيويًا ثانويًا نظرًا لتأثير استقرار تفاعلات S/π بين ذرة الكبريت في السلسلة الجانبية والأحماض الأمينية العطرية في ثلث جميع هياكل البروتينات المعروفة. ^{[ 9 ]} وينعكس هذا النقص في الدور القوي في التجارب التي لم يُلاحظ فيها تأثير يُذكر في البروتينات التي استُبدل فيها الميثيونين بالنورليوسين ، وهو حمض أميني ذو سلسلة جانبية هيدروكربونية مستقيمة يفتقر إلى مجموعة الثيوإيثر. ^{[ 10 ]} يُعتقد أن النورليوسين كان موجودًا في النسخ المبكرة من الشفرة الوراثية، لكن الميثيونين دخل في النسخة النهائية منها نظرًا لدوره في العامل المساعد S- أدينوسيل ميثيونين ( rSAM). ^{[ 11 ]} هذه الحالة ليست فريدة، وقد تكون حدثت مع الأورنيثين والأرجينين . ^{[ 12 ]}

لا يُصنّع الميثيونين، وهو حمض أميني أساسي، من الصفر في الإنسان والحيوانات الأخرى، التي يجب أن تتناول الميثيونين أو البروتينات المحتوية عليه. في النباتات والكائنات الدقيقة، ينتمي التخليق الحيوي للميثيونين إلى عائلة الأسبارتات ، إلى جانب الثريونين والليسين (عبر ثنائي أمينوبيميلات ، وليس عبر ألفا-أمينوأديبات ). يُشتق الهيكل الأساسي من حمض الأسبارتيك ، بينما قد يأتي الكبريت من السيستين أو الميثانثيول أو كبريتيد الهيدروجين . ^{[ 9 ]}

• أولًا، يتحول حمض الأسبارتيك عبر β-أسبارتيل سيمي ألدهيد إلى هوموسيرين من خلال خطوتين لاختزال مجموعة الكربوكسيل الطرفية (يحتوي الهوموسيرين بالتالي على مجموعة γ-هيدروكسيل، ومن هنا جاءت تسمية سلسلة الهومو ). يُعد وسيط أسبارتات سيمي ألدهيد نقطة تفرع مع مسار التخليق الحيوي لليسين، حيث يتكثف مع البيروفات. أما الهوموسيرين، فهو نقطة تفرع مع مسار الثريونين، حيث يخضع لعملية التماثل بعد تنشيط مجموعة الهيدروكسيل الطرفية بالفوسفات (وهو المسار المستخدم أيضًا في التخليق الحيوي للميثيونين في النباتات). ^{[ 9 ]}
• ثم يتم تنشيط الهوموسيرين بمجموعة فوسفات أو سكسينيل أو أسيتيل على مجموعة الهيدروكسيل.
  • في النباتات، وربما في بعض أنواع البكتيريا، يُستخدم الفوسفات ^{[ 9 ]} . وتشترك هذه الخطوة مع عملية التخليق الحيوي للثريونين. ^{[ 9 ]}
  • في معظم الكائنات الحية، تُستخدم مجموعة الأسيتيل لتنشيط الهوموسيرين. ويمكن أن يتم تحفيز ذلك في البكتيريا بواسطة إنزيم مُشفَّر بواسطة metX أو metA (وليس نظائرهما). ^{[ 9 ]}
  • يُستخدم السكسينات في البكتيريا المعوية وعدد محدود من الكائنات الحية الأخرى. الإنزيم الذي يحفز التفاعل هو MetA، وتُحدد خصوصية أسيتيل-CoA وسكسينيل-CoA بواسطة حمض أميني واحد. ^{[ 9 ]} الأساس الفيزيولوجي لتفضيل أسيتيل-CoA أو سكسينيل-CoA غير معروف، ولكن توجد مسارات بديلة مماثلة في بعض المسارات الأيضية الأخرى ( مثل تخليق الليسين وتخليق الأرجينين).
• ثم تُستبدل مجموعة الهيدروكسيل المنشطة بالسيستين أو الميثانثيول أو كبريتيد الهيدروجين. يُعد تفاعل الاستبدال تقنيًا عملية حذف غاما متبوعة بنوع مختلف من إضافة مايكل . جميع الإنزيمات المشاركة هي متماثلة وأعضاء في عائلة إنزيمات استقلاب السيستين/الميثيونين المعتمدة على فوسفات البيريدوكسال (PLP) ، وهي مجموعة فرعية من النوع الأول من الإنزيمات المعتمدة على فوسفات البيريدوكسال. تستخدم هذه الإنزيمات العامل المساعد فوسفات البيريدوكسال (PLP )، الذي يعمل على تثبيت وسائط الكربانيون. ^{[ 9 ]}
  • إذا تفاعل مع السيستين، فإنه ينتج سيستاثيونين ، الذي يُشطر بدوره إلى هوموسيستين . الإنزيمات المشاركة هي سيستاثيونين-γ-سينثاز (المشفر بواسطة جين metB في البكتيريا) وسيستاثيونين-β-لياز ( metC ). يرتبط السيستاثيونين بشكل مختلف في الإنزيمين، مما يسمح بحدوث تفاعلات β أو γ. ^{[ 9 ]}
  • إذا تفاعل مع كبريتيد الهيدروجين الحر، فإنه ينتج الهوموسيستين. ويتم تحفيز هذا التفاعل بواسطة إنزيم O- أسيتيل هوموسيرين أمينوكاربوكسي بروبيل ترانسفيراز (المعروف سابقًا باسم O- أسيتيل هوموسيرين (ثيول)-لياز). ويتم ترميزه بواسطة الجين metY أو metZ في البكتيريا. ^{[ 9 ]}
  • إذا تفاعل مع ميثانثيول، فإنه ينتج الميثيونين مباشرةً. يُعدّ ميثانثيول ناتجًا ثانويًا لمسار هدم بعض المركبات، ولذلك فإن هذا المسار أقل شيوعًا. ^{[ 9 ]}
• إذا تم إنتاج الهوموسيستين، تتم مثيلة مجموعة الثيول، مما ينتج عنه الميثيونين. يُعرف نوعان من إنزيمات ميثيونين سينثاز ؛ أحدهما يعتمد على الكوبالامين (فيتامين ب ₁₂ ) والآخر مستقل عنه. ^{[ 9 ]}

يُطلق على المسار الذي يستخدم السيستين اسم " مسار نقل الكبريت "، بينما يُطلق على المسار الذي يستخدم كبريتيد الهيدروجين (أو ميثانثيول) اسم "مسار الكبرتة المباشرة".

يُنتَج السيستين بطريقة مماثلة، إذ يُمكن تصنيعه من جليسين مُنشَّط، إما من هوموسيستين (عبر مسار النقل العكسي للكبريت) أو من كبريتيد الهيدروجين (عبر مسار الكبرتة المباشر). ويكون السيرين المُنشَّط عادةً O- أسيتيل سيرين (عبر CysK أو CysM في الإشريكية القولونية )، بينما يُستخدم O- فوسفوسيرين في Aeropyrum pernix وبعض أنواع العتائق الأخرى . ^{[ 16 ]} يُعدّ كلٌّ من CysK وCysM متماثلين، لكنهما ينتميان إلى المجموعة الثالثة من طيّ PLP.

على الرغم من أن الثدييات لا تستطيع تصنيع الميثيونين، إلا أنها لا تزال قادرة على استخدامه في مجموعة متنوعة من المسارات الكيميائية الحيوية:

تتأثر عملية تحلل الميثيونين في الأمراض الأيضية التالية :

• بيلة حمض المالونيك والميثيل مالونيك المركبة (CMAMMA)
• بيلة هوموسيستينية
• حمضية ميثيل مالونيك
• حمض البروبيونيك

يجمع التخليق الصناعي بين الأكرولين والميثانثيول والسيانيد، مما ينتج عنه الهيدانتوين . ^{[ 18 ]} يمكن أيضًا تخليق الميثيونين الراسيمي من فثاليميدومالونات ثنائي إيثيل الصوديوم عن طريق الألكلة باستخدام كلوروإيثيل ميثيل _{سلفيد ( ClCH₂CH₂SCH₃ )} متبوعًا بالتحلل المائي وإزالة الكربوكسيل. انظر أيضًا الميثانول . ^{[ 19 ]}

لا توجد أدلة سريرية قاطعة بشأن مكملات الميثيونين. ^{[ 20 ]} قد يؤدي تقييد تناول الميثيونين في النظام الغذائي إلى اضطرابات متعلقة بالعظام. ^{[ 20 ]}

يرتبط الإفراط في استهلاك الميثيونين، وهو مانح مجموعة الميثيل في مثيلة الحمض النووي ، بنمو السرطان في عدد من الدراسات. ^{[ 21 ] [ 22 ]}

يرتبط نقص الميثيونين بشيب الشعر مع التقدم في السن. ويؤدي هذا النقص إلى تراكم بيروكسيد الهيدروجين في بصيلات الشعر ، وانخفاض فعالية إنزيم التيروزيناز ، وفقدان تدريجي للون الشعر. ^{[ 26 ]} يرفع الميثيونين تركيز الجلوتاثيون داخل الخلايا ، مما يعزز الدفاع الخلوي بوساطة مضادات الأكسدة وتنظيم الأكسدة والاختزال. كما يحمي الخلايا من فقدان خلايا المادة السوداء الناتج عن الدوبامين عن طريق الارتباط بالنواتج الأيضية المؤكسدة. ^{[ 27 ]}

يُعد الميثيونين وسيطًا في التخليق الحيوي للسيستين والكارنيتين والتورين والليسيثين والفوسفاتيديل كولين وغيرها من الفوسفوليبيدات . وقد يؤدي التحويل غير ^السليم للميثيونين إلى تصلب الشرايين [ ²⁸ ] نتيجة ^لتراكم الهوموسيستين .

يُعطى DL- ميثيونين أحيانًا كمكمل غذائي للكلاب؛ إذ يُساعد على تقليل احتمالية تكوّن حصى الكلى. ومن المعروف أيضًا أن الميثيونين يزيد من إفراز الكينيدين في البول عن طريق زيادة حموضة البول. تعمل المضادات الحيوية من فئة الأمينوغليكوزيدات، المستخدمة لعلاج التهابات المسالك البولية، بشكل أفضل في بيئة قلوية، وقد تُقلل حموضة البول الناتجة عن استخدام الميثيونين من فعاليتها. لذا، يُنصح بعدم استخدام الميثيونين إذا كان الكلب يتبع نظامًا غذائيًا يُؤدي إلى زيادة حموضة البول. ^{[ 29 ]}

يُسمح باستخدام الميثيونين كمكمل غذائي لأعلاف الدواجن العضوية بموجب برنامج الولايات المتحدة المعتمد للمنتجات العضوية. ^{[ 30 ]}

يمكن استخدام الميثيونين كخيار مبيد حشري غير سام ضد يرقات فراشة ذيل السنونو العملاقة ، والتي تعد آفة خطيرة لمحاصيل البرتقال. ^{[ 31 ]}

تُظهر المزيد من الدراسات أن تقييد تناول الميثيونين يمكن أن يزيد من عمر بعض الحيوانات. ^{[ 32 ] [ 33 ]}

في عام 2005، أظهرت دراسة أن تقييد تناول الميثيونين دون تقييد الطاقة لدى القوارض يزيد من متوسط ​​عمرها. ^{[ 34 ]}

• آلانتوين
• فورميل ميثيونين
• أكسدة الميثيونين
• التسمم بالباراسيتامول
• الميثيونين المتفاعل مع الضوء
• إس -ميثيل سيستين

• رودرا إم إن، تشودري إل إم (30 سبتمبر 1950). " محتوى الميثيونين في الحبوب والبقوليات" . مجلة نيتشر . 166 (568): 568. Bibcode : 1950Natur.166..568R . doi : 10.1038/166568a0 . PMID 14780151. S2CID 3026278 .