เมไทโอนีน

สูตรโครงร่างของเมไทโอนีนรูปแบบมาตรฐาน
แบบจำลองลูกบอลและแท่ง แบบจำลองที่เติมเต็มพื้นที่
ชื่อ
ชื่อ IUPAC เมไทโอนีน
ชื่อตามระบบ IUPAC กรด 2-อะมิโน-4-(เมทิลซัลฟานิล)บิวทาโนอิก
ชื่ออื่นๆ กรด 2-อะมิโน-4-(เมทิลไทโอ)บิวทาโนอิกกรดอะมิโน-γ-เมทิลไทโอบิวทิริก
ตัวระบุ
หมายเลข CAS	L: 63-68-3 Y  D/L: 59-51-8 Y  D: 348-67-4 Y
โมเดล 3 มิติ ( JSmol )	L: ภาพแบบโต้ตอบ L Zwitterion : ภาพเชิงโต้ตอบ
คำย่อ	เม็ต, เอ็ม
ชอีบี	L: CHEBI:16643 Y  D/L: CHEBI:16811 Y  D: CHEBI:16867 Y
เคมีเอ็มบีแอล	L: ChEMBL42336 Y
เคมสไปเดอร์	L: 5907 Y  ด/ล: 853 ย.  D: 76512 Y
ดรักแบงค์	L: DB00134 Y
บัตรข้อมูล ECHA	100,000.393
หมายเลข EC	L: 200-432-1
เคกก์	L: C00073 Y
PubChem CID	L: 6137 ดีแอล: 876 ด: 84815
มหาวิทยาลัย	L: AE28F7PNPL Y  D/L: 73JWT2K6T3 Y  D: 868496F25R Y
แดชบอร์ด CompTox ( EPA )	L: DTXSID9020821
อินชิ InChI=1S/C5H11NO2S/c1-9-3-2-4(6)5(7)8/h4H,2-3,6H2,1H3,(H,7,8)/t4-/m0/s1 Y  คีย์:  FFEARJCKVFRZRR-BYPYUCNSA-N Y  D/L: คีย์:  FFEARJCKVFRZRR-UHFFFAOYSA-N D: คีย์:  FFEARJCKVFRZRR-SCSAIBSYSA-N
รอยยิ้ม L: CSCC[C@H](N)C(=O)O L สวิตเตอร์ไอออน : CSCC[C@H]([NH3+])C(=O)[O-]
คุณสมบัติ[ 1 ]
สูตรเคมี	C H N O S
มวลโมลาร์	149.21 กรัม·โมล−1
รูปร่าง	ผงผลึกสีขาว
ความหนาแน่น	1.340 กรัม/ซม³
จุดหลอมเหลว	สลายตัวที่อุณหภูมิ 281  °C (538  °F; 554  K)
ความสามารถในการละลายในน้ำ	ละลายได้
ความ เป็นกรด ( pKa	2.28 (คาร์บอกซิล), 9.21 (อะมิโน) [ 2 ]
เภสัชวิทยา
รหัส ATC	V03AB26 ( WHO ) QA05BA90 ( WHO ), QG04BA90 ( WHO )
หน้าข้อมูลเพิ่มเติม
เมไทโอนีน (หน้าข้อมูล)
เว้นแต่จะระบุไว้เป็นอย่างอื่น ข้อมูลที่ให้ไว้เป็นข้อมูลสำหรับวัสดุในสภาวะมาตรฐาน (ที่อุณหภูมิ 25  °C [77  °F] ความดัน 100  kPa) ข้อมูลอ้างอิงในกล่องข้อมูล

เมไทโอนีน (สัญลักษณ์MetหรือM ) ^{[ 3 ]} ( / m ɪ ˈ θ aɪ ə n iː n / ) ^{[ 4 ]}เป็นกรดอะมิโนจำเป็นในมนุษย์ เมื่อเปรียบเทียบกับกรดอะมิโนอื่นๆ เมไทโอนีนมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในการสังเคราะห์ทางชีวภาพเป็นสารตั้งต้นของกรดอะมิโนซิสทีน และ สารเมทิลเลชันrSAMที่แพร่หลาย เม ไทโอนีนจำเป็นสำหรับการสังเคราะห์โปรตีน ซึ่งเริ่มต้นโดยN-ฟอร์มิลเมไทโอนีน -sRNA

เมไทโอนีนถูกแยกออกมาครั้งแรกในปี พ.ศ. 2464 โดยจอห์น โฮเวิร์ด มุลเลอร์ [ ^{5 ] มัน}ถูกเข้ารหัสโดยโคดอน AUG ได้รับการตั้งชื่อโดยซาโตรุ โอดาเกะในปี พ.ศ. 2468 โดยเป็นการย่อมาจากคำอธิบายโครงสร้างว่า 2-อะมิโน-4-( เมทิลไทโอนีน )บิวทาโนอิกแอซิด^{[ 6 ]}

เม ไทโอนีน (ย่อว่าMetหรือM ; เข้ารหัสโดยโคดอน AUG) เป็นกรดอะมิโนอัลฟาที่ใช้ในการสังเคราะห์โปรตีนประกอบด้วยหมู่คาร์บอกซิล (ซึ่งอยู่ในรูป −COO− ที่ไม่มีโปรตอน^{ภาย ใต้สภาวะ} pHทางชีวภาพ) หมู่อะมิโน (ซึ่งอยู่ใน รูป −NH ⁺ ที่มีโปรตอนภายใต้สภาวะ pH ทางชีวภาพ) อยู่ในตำแหน่งอัลฟาเมื่อเทียบกับหมู่คาร์บอกซิล และ โซ่ข้าง S-เมทิลไทโออีเทอร์ทำให้จัดเป็นกรดอะมิโนอะลิฟาติกที่ไม่เป็นขั้ว

ในยีนนิวเคลียร์ของยูคาริโอตและอาร์เคียเมไทโอนีนถูกเข้ารหัสโดยรหัสเริ่มต้นซึ่งหมายความว่ามันบ่งชี้จุดเริ่มต้นของบริเวณการเข้ารหัส และเป็นกรดอะมิโนตัวแรกที่ผลิตขึ้นใน พอลิเปปไทด์ที่เกิดขึ้นใหม่ระหว่างการแปลmRNA ^{[ 7 ]}

ซิสเทอีนและเมไทโอนีนเป็นกรดอะมิโนโปรตีนิกที่มีกำมะถัน สองชนิด ยกเว้นกรณีพิเศษบางประการที่เมไทโอนีนอาจทำหน้าที่เป็นเซนเซอร์รีดอกซ์ (เช่นเมไทโอนีนซัลฟอกไซด์^{[ 8 ]} ) หมู่เมไทโอนีนไม่มีบทบาทในการเร่งปฏิกิริยา^{[ 9 ]}ซึ่งแตกต่างจากหมู่ซิสเทอีนที่หมู่ไทออลมีบทบาทในการเร่งปฏิกิริยาในโปรตีนหลายชนิด^{[ 9 ]}อย่างไรก็ตาม ไทโออีเทอร์ภายในเมไทโอนีนมีบทบาทเชิงโครงสร้างเล็กน้อยเนื่องจากผลของความเสถียรของปฏิกิริยา S/πระหว่างอะตอมกำมะถันของโซ่ข้างและกรดอะมิโนอะโรมาติกในโครงสร้างโปรตีนที่รู้จักทั้งหมดหนึ่งในสาม^{[ 9 ]}การขาดบทบาทที่แข็งแกร่งนี้สะท้อนให้เห็นในการทดลองที่พบผลกระทบเพียงเล็กน้อยในโปรตีนที่เมไทโอนีนถูกแทนที่ด้วยนอร์ลิวซีนซึ่งเป็นกรดอะมิโนที่มีโซ่ข้างไฮโดรคาร์บอนตรงซึ่งไม่มีไทโออีเทอร์^{[ 10 ]} มีการสันนิษฐานว่านอร์ลิวซีนมีอยู่ในรหัสพันธุกรรมรุ่นแรกๆ แต่เมไทโอนีนแทรกเข้ามาในรหัสพันธุกรรมรุ่นสุดท้ายเนื่องจากบทบาทของมันในโคแฟคเตอร์S -adenosylmethionine (rSAM) ^{[ 11 ]}สถานการณ์นี้ไม่ใช่เรื่องแปลกและอาจเกิดขึ้นกับออร์นิทีนและอาร์จินีนได้เช่น กัน ^{[ 12 ]}

เมไทโอนีนเป็นกรดอะมิโนจำเป็น ซึ่งไม่สามารถสังเคราะห์ขึ้นใหม่ในมนุษย์และสัตว์อื่นๆ ได้ จึงต้องบริโภคเมไทโอนีนหรือโปรตีนที่มีเมไทโอนีนเป็นส่วนประกอบ ในพืชและจุลินทรีย์ การสังเคราะห์เมไทโอนีนจัดอยู่ใน กลุ่ม แอสปาร์เทตเช่นเดียวกับทรีโอนีนและไลซีน (ผ่านไดอะมิโนพิเมเลตแต่ไม่ใช่ผ่านα-อะมิโนอะดิเพต ) โครงสร้างหลักได้มาจากกรดแอสปาร์ติกในขณะที่กำมะถันอาจมาจากซิสเทอีนเมทานีไทออลหรือไฮโดรเจนซัลไฟด์^{[ 9 ]}

• ขั้นแรก กรดแอสปาร์ติกจะถูกแปลงผ่าน β-แอสปาร์ทิลเซมิอัลดีไฮด์เป็นโฮโมเซอรีนโดยการลดหมู่คาร์บอกซิลปลายสองขั้นตอน (ดังนั้นโฮโมเซอรีนจึงมี γ-ไฮดรอกซิล จึงเรียกว่าอนุกรมโฮโม) เซมิอัลดีไฮด์แอสปาร์เตตตัวกลางเป็นจุดแยกกับเส้นทางการสังเคราะห์ไลซีน ซึ่งจะถูกควบแน่นกับไพรูเวตแทน โฮโมเซอรีนเป็นจุดแยกกับเส้นทางทรีโอนีน ซึ่งจะถูกไอโซเมอไรซ์หลังจากกระตุ้นไฮดรอกซิลปลายด้วยฟอสเฟต (ใช้สำหรับการสังเคราะห์เมไทโอนีนในพืชด้วย) ^{[ 9 ]}
• จากนั้นโฮโมเซอรีนจะถูกกระตุ้นด้วยหมู่ฟอสเฟต ซัคซินิล หรืออะเซทิลที่หมู่ไฮดรอกซิล
  • ในพืชและอาจรวมถึงแบคทีเรียบางชนิด^{[ 9 ]}มีการใช้ฟอสเฟต ขั้นตอนนี้ใช้ร่วมกับการสังเคราะห์ทรีโอนีน^{[ 9 ]}
  • ในสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ หมู่แอเซทิลจะถูกใช้เพื่อกระตุ้นโฮโมเซอรีน ซึ่งสามารถเร่งปฏิกิริยาได้ในแบคทีเรียโดยเอนไซม์ที่เข้ารหัสโดยmetXหรือmetA (ไม่ใช่โฮโมล็อก) ^{[ 9 ]}
  • ในเอนเทอโรแบคทีเรียและสิ่งมีชีวิตอื่นๆ จำนวนจำกัด จะใช้ซัคซิเนต เอนไซม์ที่เร่งปฏิกิริยาคือ MetA และความจำเพาะสำหรับอะเซทิล-CoA และซัคซินิล-CoA ถูกกำหนดโดยสารตกค้างเพียงตัวเดียว^{[ 9 ]}พื้นฐานทางสรีรวิทยาสำหรับความชอบของอะเซทิล-CoA หรือซัคซินิล-CoA ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด แต่เส้นทางทางเลือกดังกล่าวมีอยู่ในเส้นทางอื่นๆ บางเส้นทาง ( เช่นการสังเคราะห์ไลซีนและการสังเคราะห์อาร์จินีน)
• จากนั้นกลุ่มกระตุ้นไฮดรอกซิลจะถูกแทนที่ด้วยซิสเทอีน เมทานไทออล หรือไฮโดรเจนซัลไฟด์ ปฏิกิริยาการแทนที่ในทางเทคนิคคือการกำจัด แกมมา ตามด้วย การ เติมไมเคิล แบบต่างๆ เอนไซม์ทั้งหมดที่เกี่ยวข้องเป็นโฮโมล็อกและเป็นสมาชิกของตระกูลเอนไซม์ที่ขึ้นอยู่กับ PLP ในกระบวนการเผาผลาญซิสเทอีน/เมตซึ่งเป็นกลุ่มย่อยของกลุ่มพับประเภท I ที่ขึ้นอยู่กับ PLP พวกมันใช้โคแฟคเตอร์ PLP ( ไพริดอกซัลฟอสเฟต ) ซึ่งทำหน้าที่โดยการทำให้คาร์บานไอออนตัวกลางมีเสถียรภาพ^{[ 9 ]}
  • หากทำปฏิกิริยากับซิสเทอีน จะได้ซิสตาไทโอนีนซึ่งจะถูกแยกออกเพื่อให้ได้โฮโมซิสเท อีน เอนไซม์ที่เกี่ยวข้องคือซิสตาไทโอนีน-γ-ซินเทส (เข้ารหัสโดยmetBในแบคทีเรีย) และซิสตาไทโอนีน-β-ไลเอส ( metC ) ซิสตาไทโอนีนจะจับกับเอนไซม์ทั้งสองชนิดในลักษณะที่แตกต่างกัน ทำให้เกิดปฏิกิริยา β หรือ γ ได้^{[ 9 ]}
  • หากทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนซัลไฟด์อิสระ จะทำให้เกิดโฮโมซิสเทอีน ซึ่งถูกเร่งปฏิกิริยาโดยO -acetylhomoserine aminocarboxypropyltransferase (เดิมเรียกว่าO -acetylhomoserine (thiol)-lyase) ซึ่งถูกเข้ารหัสโดยmetYหรือmetZในแบคทีเรีย^{[ 9 ]}
  • หากทำปฏิกิริยากับเมทานีไทออล จะทำให้เกิดเมไทโอนีนโดยตรง เมทานีไทออลเป็นผลพลอยได้จากกระบวนการสลายสารประกอบบางชนิด ดังนั้นเส้นทางนี้จึงพบได้น้อยกว่า^{[ 9 ]}
• หากมีการผลิตโฮโมซิสเทอีน หมู่ไทออลจะถูกเมทิลเลต ทำให้เกิดเมไทโอนีน มี เมไทโอนีนซินเทส สองชนิด ที่เป็นที่รู้จัก ชนิดหนึ่ง ขึ้นอยู่กับโคบาลามิน (วิตามินบี ) และอีกชนิดหนึ่งไม่ขึ้นอยู่กับโคบาลา มิน ^{[ 9 ]}

กระบวนการที่ใช้ซิสเทอีนเรียกว่า " กระบวนการทรานส์ซัลฟูเรชัน " ในขณะที่กระบวนการที่ใช้ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (หรือเมทานีไทออล) เรียกว่า "กระบวนการซัลฟูริเลชันโดยตรง"

ซิสเตอีนถูกผลิตในลักษณะเดียวกัน กล่าวคือสามารถสร้างได้จากไกลซีนที่ถูกกระตุ้นและจากโฮโมซิสเตอีน ("เส้นทางทรานส์ซัลฟูริเลชันแบบย้อนกลับ") หรือจากไฮโดรเจนซัลไฟด์ ("เส้นทางซัลฟูริเลชันโดยตรง") โดยทั่วไปแล้วเซรีนที่ถูกกระตุ้นคือO-อะเซทิลเซรีน (ผ่าน CysK หรือ CysM ในE. coli ) แต่ในAeropyrum pernixและอาร์เคียบางชนิดจะใช้O- ฟอสโฟเซรีน ^{[ 16 ]} CysK และ CysM เป็นโฮโมล็อก แต่เป็นของกลุ่ม PLP fold ประเภท III

แม้ว่าสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมจะไม่สามารถสังเคราะห์เมไทโอนีนได้เอง แต่พวกมันก็ยังสามารถนำไปใช้ในกระบวนการทางชีวเคมีต่างๆ ได้:

กระบวนการย่อยสลายเมไทโอนีนบกพร่องในโรคเมตาบอลิก ต่อไปนี้ :

• ภาวะกรดมาโลนิกและเมทิลมาโลนิกในปัสสาวะสูงร่วมกัน (CMAMMA)
• โฮโมซิสทินูเรีย
• ภาวะกรดเมทิลมาโลนิกในเลือดสูง
• ภาวะกรดโพรพิโอนิกในเลือดสูง

การสังเคราะห์ทางอุตสาหกรรมรวมอะโครลีน เม ทา นี ไทออลและไซยาไนด์เข้าด้วยกัน ซึ่งให้ไฮแดนโทอิน [ ^{18 ] เม} ไทโอนีน แบบราเซมิกยังสามารถสังเคราะห์ได้จากไดเอทิลโซเดียมฟทาลิมิโดมาโลเนตโดยการอัลคิเลชันด้วยคลอโรเอทิลเมทิลซัลไฟด์ (ClCH CH SCH ) ตามด้วยการไฮโดรไลซิสและการดีคาร์บอกซิเลชัน ดูเมทานอลด้วย^{[ 19 ]}

หลักฐานทางคลินิกเกี่ยวกับการเสริมเมไทโอนีนยังไม่ชัดเจน^{[ 20 ]}การจำกัดเมไทโอนีนในอาหารอาจนำไปสู่ความผิดปกติเกี่ยวกับกระดูกได้^{[ 20 ]}

การบริโภคเมไทโอนีนมากเกินไป ซึ่งเป็นตัวให้ หมู่เมทิลในการเมทิลเลชันของ DNAเกี่ยวข้องกับการเจริญเติบโตของมะเร็งในหลายการศึกษา^{[ 21 ] [ 22 ]}

การสูญเสียเมไทโอนีนมีความเชื่อมโยงกับการเกิดผมหงอกตามวัย การขาดเมไทโอนีนนำไปสู่การสะสมของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ในรูขุมขนการลดลงของ ประสิทธิภาพของ ไทโรซิเนส และการสูญเสียสีผมอย่างค่อยเป็นค่อยไป^{[ 26 ]}เมไทโอนีนช่วยเพิ่มความเข้มข้นของกลูตาไธโอน ภายในเซลล์ จึงส่งเสริมการป้องกันเซลล์โดยอาศัยสารต้านอนุมูลอิสระและการควบคุมรีดอกซ์ นอกจากนี้ยังช่วยปกป้องเซลล์จาก การสูญเสียเซลล์นิกราลที่เกิดจาก โดปามีนโดยการจับกับเมตาบอไลต์ออกซิเดชัน^{[ 27 ]}

เมไทโอนีนเป็นสารตัวกลางในการสังเคราะห์ทางชีวภาพของซิสเทอีนคาร์นิ ที นทอรีนเลซิติน ฟอสฟาติดิลโคลีนและฟอสโฟลิปิด อื่นๆ การแปลงเมไทโอนีนที่ไม่เหมาะสมอาจนำไปสู่ภาวะหลอดเลือดแดงแข็ง^{[ 28 ]}เนื่องจากการสะสมของโฮโมซิสเทอีน

DL-เมไทโอนีนบางครั้งถูกให้เป็นอาหารเสริมแก่สุนัข ช่วยลดโอกาสการเกิดนิ่วในไตในสุนัข เมไทโอนีนยังเป็นที่รู้จักกันดีว่าช่วยเพิ่มการขับควินิดีนออกทางปัสสาวะโดยการทำให้ปัสสาวะเป็นกรด ยาปฏิชีวนะกลุ่มอะมิโนไกลโคไซด์ที่ใช้รักษาการติดเชื้อทางเดินปัสสาวะจะทำงานได้ดีที่สุดในสภาวะที่เป็นด่าง และการทำให้ปัสสาวะเป็นกรดจากการใช้เมไทโอนีนสามารถลดประสิทธิภาพของยาได้ หากสุนัขกินอาหารที่ทำให้ปัสสาวะเป็นกรด ไม่ควรใช้เมไทโอนีน^{[ 29 ]}

เมไทโอนีนได้รับอนุญาตให้ใช้เป็นสารเสริมในอาหารสัตว์ปีกอินทรีย์ภายใต้โครงการรับรองอินทรีย์ของสหรัฐอเมริกา^{[ 30 ]}

เมไทโอนีนสามารถใช้เป็นสารกำจัดศัตรูพืชที่ไม่เป็นพิษต่อ หนอนผีเสื้อ หางยาวยักษ์ซึ่งเป็นศัตรูพืชร้ายแรงของพืชส้ม^{[ 31 ]}

มีงานวิจัยเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ ที่แสดงให้เห็นว่าการจำกัดปริมาณเมไทโอนีนสามารถเพิ่มอายุขัยของสัตว์บางชนิดได้^{[ 32 ] [ 33 ]}

ในปี พ.ศ. 2548 การศึกษาหนึ่งแสดงให้เห็นว่าการจำกัดปริมาณเมไทโอนีนโดยไม่จำกัดพลังงานในสัตว์ฟันแทะจะช่วยเพิ่มอายุขัยของพวกมันได้^{[ 34 ]}

• อัลลันโทอิน
• ฟอร์มิลเมไทโอนีน
• การออกซิเดชันของเมไทโอนีน
• พิษจากพาราเซตามอล
• เมไทโอนีนที่ไวต่อแสง
• เอส -เมทิลซิสเทอีน