甲硫氨酸
甲硫氨酸（英語：Methionine, /mɪˈθaɪəniːn/[2]），又稱蛋胺酸，可简写为“Met”或“M”[3]，在所有後生動物中它是一種必需氨基酸。與半胱氨酸一起，甲硫氨酸是兩個含硫蛋白原氨基酸之一。對人而言是唯一的含硫必需氨基酸，由mRNA上担任起始密码子的AUG密碼子编码。甲硫氨酸最早由美国生物化学家约翰·霍华德·穆勒于1921年分离提纯[4]。
| 甲硫氨酸（蛋胺酸） Methionine | |
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| IUPAC名 Methionine 2-氨基-4-甲硫基丁酸 | |
| 别名 | 甲硫胺酸 2-amino-4-(methylthio)butanoic acid |
| 识别 | |
| 缩写 | Met, M |
| CAS号 | 59-51-8  63-68-3（(L-isomer)） 348-67-4（(D-isomer)）
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| PubChem | 876 |
| ChemSpider | 853, 5907 (L-isomer) |
| SMILES |
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| InChI |
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| ChEBI | 16811 |
| KEGG | D04983 |
| 性质 | |
| 化学式 | C5H11NO2S |
| 摩尔质量 | 149.21 g·mol−1 |
| 外观 | 白色晶狀粉末 |
| 密度 | 1.340 g/cm3 |
| 熔点 | 281 °C（554 K）（分解） |
| 溶解性（水） | 可溶 |
| pKa | 2.28 (羧基), 9.21 (氨基)[1] |
| 药理学 | |
| ATC代码 | V03AB26（V03），QA05, QG04 |
| 若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。 | |
甲硫氨酸與生物體內各種含硫化合物的代謝密切相關、是体内活性甲基和硫的主要来源[5]。甲硫氨酸在血管新生过程中发挥重要作用，此外，甲硫氨酸也是一种解毒剂，能通过提供巯基够缓解铜中毒等重金属中毒[6][7]。
化学结构
甲硫氨酸是一种α-氨基酸。换言之，甲硫氨酸的氨基与羧基都与α碳相连，其侧链是一个硫醚基团，因此分子极性较低，可归类为非极性氨基酸。与另一种含硫氨基酸半胱氨酸不同，甲硫氨酸亲核性不强，不过仍然可以与一部分亲电分子反应[8]。
生物化学
甲硫氨酸由mRNA上的AUG密碼子编码，这个密码子位于开放读框第一位时，也是起始密码子。甲硫氨酸通常位于蛋白质内部，一般不参与酶活性中心的共价催化[8]。
在人体内，甲硫氨酸对血管新生相当重要。对于重金属中毒患者，甲硫氨酸能够通过提供巯基缓解中毒症状[6]。一些研究表明限制甲硫氨酸摄入能够提高动物寿命，但这种现象是否具有普适性依然存在争议[5]。另外，甲硫氨酸可能会经由提供甲基基团影响DNA甲基化，进而对肿瘤生长产生影响[9][10]。
合成与代谢
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大部分细菌、真菌，以及植物都具有以天冬氨酸为底物合成甲硫氨酸的能力[11]，但包括人类在内的动物无法自主合成甲硫氨酸，因此必须摄入甲硫氨酸才能维持生存。因此，对人类以及牲畜来说，甲硫氨酸是一种必需氨基酸[5]。因动物饲料中通常会缺乏甲硫氨酸，一种弥补措施是添加甲硫氨酸进行补强[5][12]。
代谢方面，生物体内的甲硫氨酸一般先由甲硫氨酸腺苷转移酶转化为甲基供体S-腺苷甲硫氨酸（SAM）。S-腺苷甲硫氨酸失去甲基之后，会转化为S-腺苷-L-高半胱氨酸（SAH）。S-腺苷-L-高半胱氨酸可经由水解作用生成高半胱氨酸，再经由转硫通路转化为半胱氨酸，或借助四氢叶酸提供的甲基重新转化为甲硫氨酸[13]。
代谢性疾病
以下代谢性疾病会影响蛋氨酸的降解。
- 结合性丙二酸及甲基丙二酸血症 (CMAMMA)
- 高胱胺酸尿症
- 甲基丙二酸血症
- 丙酸血症
工业合成
工业上通常使用甲硫醇、丙烯醛和氰化氢合成甲硫氨酸[5][14]。工业合成的甲硫氨酸产品中同时含有D-甲硫氨酸与L-甲硫氨酸。为了满足制药等行业的需求，可以使用酶将同时含有D-甲硫氨酸与L-甲硫氨酸的产品转化为纯L-甲硫氨酸[5]。
参考文献
- ^ Dawson, R.M.C.; et al. Data for Biochemical Research. Oxford: Clarendon Press. 1959.
- ^ Methionine. Oxford University Press. [2021-08-09]. （原始内容存档于2018-06-12）.
- ^ Nomenclature and Symbolism for Amino Acids and Peptides. IUPAC-IUB Joint Commission on Biochemical Nomenclature. 1983 [5 March 2018]. （原始内容存档于9 October 2008）.
- ^ Pappenheimer AM. A Biographical Memoir of John Howard Mueller (PDF). Washington D.C.: National Academy of Sciences. 1987 [2021-08-09]. （原始内容存档 (PDF)于2021-10-13）.
- ^ 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 Willke, Thomas. Methionine production—a critical review. Applied Microbiology and Biotechnology. 2014, 98 (24): 9893–9914. ISSN 0175-7598. doi:10.1007/s00253-014-6156-y.
- ^ 6.0 6.1 Methionine. WebMD. [2021-08-09]. （原始内容存档于2017-09-12）.
- ^ 张天民; 张瑞菊. 食品安全与健康. 2011: 161 [2021-08-09]. ISBN 978-7-5019-7890-8. （原始内容存档于2021-10-16）.
- ^ 8.0 8.1 Methionine M (Met). University of Arizona. [2021-08-09]. （原始内容存档于2021-08-09）.
- ^ Cavuoto P, Fenech MF. A review of methionine dependency and the role of methionine restriction in cancer growth control and life-span extension. Cancer Treatment Reviews. 2012, 38 (6): 726–36. PMID 22342103. doi:10.1016/j.ctrv.2012.01.004.
- ^ Cellarier E, Durando X, Vasson MP, Farges MC, Demiden A, Maurizis JC, Madelmont JC, Chollet P. Methionine dependency and cancer treatment. Cancer Treatment Reviews. 2003, 29 (6): 489–99. PMID 14585259. doi:10.1016/S0305-7372(03)00118-X.
- ^ Ferla, Matteo P.; Patrick, Wayne M. Bacterial methionine biosynthesis. Microbiology. 2014, 160 (8): 1571–1584. ISSN 1350-0872. doi:10.1099/mic.0.077826-0.
- ^ Rules and Regulations. Federal Register. March 14, 2011, 76 (49): 13501–13504 [2021-08-09]. （原始内容存档于2011-07-21）.
- ^ Sanderson, Sydney M.; Gao, Xia; Dai, Ziwei; Locasale, Jason W. Methionine metabolism in health and cancer: a nexus of diet and precision medicine. Nature Reviews Cancer. 2019, 19 (11): 625–637. ISSN 1474-175X. doi:10.1038/s41568-019-0187-8.
- ^ Karlheinz Drauz, Ian Grayson, Axel Kleemann, Hans-Peter Krimmer, Wolfgang Leuchtenberger, Christoph Weckbecker, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim: Wiley-VCH, 2005, doi:10.1002/14356007.a02_057.pub2
參看
外部連結
- Rudra, M. N.; Chowdhury, L. M. Methionine Content of Cereals and Legumes. Nature. 30 September 1950, 166 (568): 568. Bibcode:1950Natur.166..568R. doi:10.1038/166568a0.