Informacija

U biosintezi cisteina i metionina, odakle dolazi sumpor?

U biosintezi cisteina i metionina, odakle dolazi sumpor?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Metionin i cistein su dvije aminokiseline koje sadrže sumpor. Prema wikipediji, cistein se gradi od metionina. Međutim, wikipedia također tvrdi da se metionin sintetizira iz cisteina.
Dakle, problem s piletinom i jajima (osobito budući da su jaja bogat izvor tih proteina). Odakle živa bića dobivaju sumpor za izgradnju ovih aminokiselina, u kojim je oblicima sumpor biološki dostupan?


Mikroorganizmi (i biljke) proizvode cistein iz serina pomoću H2S kao izvor sumpora. Kondenzacija ova dva izravno daje cistein u nekim bakterijama, ali najčešće je reakcijski slijed:

serin + acetil-CoA >>> O-acetilserin + CoA-SH

O-acetilserin + H2S >>> cistein + acetat + H2O.

Kao što kažete, u smislu sumpora, cistein i metionin su međusobno konvertibilni.

Životinje se oslanjaju na svoju prehranu za metionin, a od tog metionina mogu napraviti cistein.


Prije svega, članak koji citirate na wikipediji kaže da se metionin sintetizira iz cisteina u biljaka i mikroorganizama, ne kod ljudi. U ljudi su i cistein i metionin esencijalne aminokiseline što znači da ih ljudsko tijelo ne može proizvesti, već ih je potrebno nabaviti na drugom mjestu.

Sada se to uglavnom čini konzumiranjem proteina koji sadrže te aminokiseline. Proteini se razgrađuju i aminokiseline (ili njihovi sastojci, poput sumpora) ponovno koriste. U sisavaca se cistein proizvodi iz serina, ali sumpor dolazi iz metionina putem homocisteina:

Dakle, metionin dolazi iz prehrane, a zatim se koristi za proizvodnju cisteina.


Metionin

Martin Kohlmeier, u metabolizmu hranjivih tvari, 2003

Dijetetski izvori

Sadržaj proteina u metima značajno varira ovisno o izvoru hrane. Hrana s posebno visokim postotkom uključuje jaja (31 mg/g proteina), bakalar (30 mg/g) i piletinu (28 mg/g). Međuproizvod je u govedini (26 mg/g), svinjetini (26 mg/g), mlijeku (25 mg/g) i riži (24 mg/g). Žitarice i drugi izvori proteina biljnog podrijetla sadrže niži postotak. Primjeri su kukuruz (21 mg/g), pšenica i zob (18 mg/g), raž i grah (15 mg/g) i cvjetača (14 mg/g). Kuhanje hrane na visokim temperaturama (tamnjenje) može smanjiti bioraspoloživost Met zbog oksidacije (Dworschak, 1980).

Budući da se Met ne može sintetizirati u tijelu, potrebno je unositi odgovarajuće količine. Met i Cys su metabolički blisko povezani, stoga se često daju preporuke za zbroj obje aminokiseline sumpora (SAA). Zdrave odrasle osobe trebale bi uzimati najmanje 13 mg/kg dnevno u kombinaciji (Raguso et al, 2000.). Odgovarajući unos Cys minimizira ispunjene zahtjeve (Di Buono et al., 2001), ali visok unos Cys -a nema učinak štednje osim toga kod zdravih ljudi (Raguso et al., 2000 ).

Slika 8.44. Crijevna apsorpcija L-metionina

Prosječni dnevni unos Met u starijih Amerikanaca koji nisu vegetarijanci procijenjen je na 1450 mg, a ovo-lakto-vegetarijanaca na 770 mg (Sachan et al., 1997 ).


Albers E (2009) Metaboličke karakteristike i važnost univerzalnog puta spašavanja metionina koji reciklira metionin iz 5′-metiltioadenozina. IUBMB Život 61 (12): 1132–1142. doi: 10.1002/iub.278

Bauchart-Thevret C, Stoll B, Chacko S, Burrin DG (2009) Nedostatak aminokiselina sumpora poboljšava aktivnost crijevnog metioninskog ciklusa i potiskuje rast epitela u neonatalnih svinja. Am J Physiol Endocrinol Metab 296 (6): 1239–1250. doi: 10.1152/ajpendo.91021.2008

Ben-Shachar D, Laifenfeld D (2004) Mitohondrije, sinaptička plastičnost i shizofrenija. Int Rev Neurobiol 59: 273-296. doi: 10.1016/S0074-7742 (04) 59011-6

Blachier F, Mariotti F, Huneau JF, Tome D (2007) Učinci luminalnih metabolita izvedenih iz aminokiselina na epitel debelog crijeva i fiziopatološke posljedice. Aminokiseline 33 (4): 547-562. doi: 10.1007/s00726-006-0477-9

Blachier F, Wu G, Yin Y (2013) Prehrambene i fiziološke funkcije aminokiselina u svinja. Springer, Beč

Campbell K, Vowinckel J, Keller MA, Ralser M (2016) Metabolizam metionina mijenja otpornost na oksidativni stres putem pentoznog fosfata. Redoks antioksidativni znak 24 (10): 543–547. doi: 10.1089/ars.2015.6516

Carew LB, McMurtry JP, Alster FA (2003.) Učinci nedostatka metionina na plazmatske razine hormona štitnjače, inzulinu slične faktore rasta-I i -II, težinu jetre i tijela te unos hrane za uzgoj pilića. Poult Sci 82 (12): 1932–1938. doi: 10.1093/ps/82.12.1932

Cassano T, Serviddio G, Gaetani S, Romano A, Dipasquale P, Cianci S, Bellanti F, Laconca L, Romano AD, Padalino I (2012) Glutamatergične promjene i mitohondrijsko oštećenje u mišjem modelu Alzheimerove bolesti. Neurobiol Starenje 33 (6): 1121.e1121. doi: 10.1016/j.neurobiolaging.2011.09.021

Chen L, Yin YL, Jobgen WS, Jobgen SC, Knabe DA, Hu WX, Wu G (2007) In vitro oksidacija esencijalnih aminokiselina stanicama jejunalne sluznice rastućih svinja. Livest Sci 109 (1–3): 19–23. doi: 10.1016/j.livsci.2007.01.027

Clay H, Sillivan S, Konradi C (2011) Mitohondrijska disfunkcija i patologija u bipolarnom poremećaju i shizofreniji. Int J Dev Neurosci 29 (3): 311–324. doi: 10.1016/j.ijdevneu.2010.08.007

Costa MZ, Silva TMD, Flores NP, Schmitz F, Scherer EBDS, Viau CM, Saffi J, Barschak AG, Wyse ATDS, Spanevello RM (2013) Metionin i metionin sulfoksid mijenjaju parametre oksidativnog stresa u jetri mladih štakora: in vitro i in vivo studija. Mol Cell Biochem 384 (1): 21–28. doi: 10.1007/s11010-013-1777-5

D’Mello JPF, D’Mello J (2003) Pregled puteva u metabolizmu aminokiselina. U: D’Mello (ur.) Aminokiseline u prehrani životinja. CABI Publishing, Wallingford, str. 71–86

Dash PK, Hergenroeder GW, Jeter CB, Choi HA, Kobori N, Moore AN (2016) Traumatska ozljeda mozga mijenja metabolizam metionina: implikacije za patofiziologiju. Prednji Syst Neurosci 10:36. doi: 10.3389/fnsys.2016.00036

Dauer W, Przedborski S (2003) Parkinsonova bolest: mehanizmi i modeli. Neuron 39 (6): 889–909

Del BC, Martini D, Porrini M, Klimiszacas D, Riso P (2015) Bobice i markeri oksidativnog stresa: pregled studija ljudske intervencije. Funkcija hrane 6 (9): 2890–2917. doi: 10.1039/c5fo00657k

Deng D, Yao K, Chu W, Li T, Huang R, Yin Y, Liu Z, Zhang J, Wu G (2009) Oštećena aktivacija inicijacije prevođenja i smanjena sinteza proteina u odojčadi koja su hranjena prehranom s niskim udjelom proteina. J Nutr Biochem 20 (7): 544–552. doi: 10.1016/j.jnutbio.2008.05.014

Fang Z, Yao K, Zhang X, Zhao S, Sun Z, Tian G, Yu B, Lin Y, Zhu B, Jia G (2010) Prehrana i zdravlje relevantna regulacija metabolizma aminokiselina crijevnog sumpora. Aminokiseline 39 (3): 633–640. doi: 10.1007/s00726-010-0502-x

Finkelstein JD, Martin JJ, Harris BJ (1988) Metabolizam metionina u sisavaca. Učinak cistina koji štedi metionin. J Biol Chem 263 (24): 11750–11754

Freitas I, Boncompagni E, Tarantola E, Gruppi C, Bertone V, Ferrigno A, Milanesi G, Vaccarone R, Tira ME, Vairetti M (2016) In situ evaluacija oksidativnog stresa u masnoj jetri štakora induciranom metioninom i kolinom nedostatak prehrane. Oxid Med Cell Longev 201 (2016): 9307064. doi: 10.1155/2016/9307064

Garg SK, Yan Z, Vitvitsky V, Banerjee R (2011) Diferencijalna ovisnost o cisteinu od transsulfuracije u odnosu na transport tijekom aktivacije T stanica. Redoks antioksidativni znak 15 (1): 39–47. doi: 10.1089/ars.2010.3496

Gonsette RE (2008) Neurodegeneracija u multiploj sklerozi: uloga oksidativnog stresa i ekscitotoksičnosti. J Neurol Sci 274 (1-2): 48-53. doi: 10.1016/j.jns.2008.06.029

He Q, Yin Y, Zhao F, Kong X, Wu G, Ren P (2011) Metabonomika i njezina uloga u istraživanju prehrane aminokiselinama. Prednji orijentir Biosci Landmark 16 (26): 2451–2460

Hidiroglou N, Gilani GS, Long L, Zhao X, Madere R, Cockell K, Belonge B, Ratnayake WMN, Peace R (2004.) Utjecaj prehrambenog vitamina E, masti i metionina na profil kolesterola u krvi, razinu homocisteina i oksidaciju lipoproteina male gustoće u gerbilu. J Nutr Biochem 15 (12): 730–740. doi: 10.1016/j.jnutbio.2004.04.009

Ho A, Michelson D, Aaen G, Ashwal S (2010) Nedostatak cerebralnih folata koji se prikazuje kao adolescentska katatonična shizofrenija: prikaz slučaja. J Child Neurol 25 (7): 898–900. doi: 10.1177/0883073809343475

Hoffman RM (1985) Promijenjen metabolizam metionina i transmetilacija u raku. Protiv raka protiv 5 (1): 1–30

Hosseini SA, Zaghari M, Lotfollahian H, Shivazad M, Moravaj H (2012) Ponovno vrednovanje potrebe za metioninom na temelju učinka i imunološkog odgovora kod brojlera. J Poult Sci 49 (1): 26–33. doi: 10.2141/jpsa.011021

Hyelin H, Hyejun S, Feitelson MA, Yu DY (2010) Oksidativni stres i antioksidansi u jetrenoj patogenezi. World J Gastroenterol 16 (48): 6035–6043

Jackson SP, Bartek J (2009) Odgovor na oštećenje DNA u ljudskoj biologiji i bolesti. Nature 461 (7267): 1071–1078. doi: 10.1038/nature08467

Kasahara A, Scorrano L (2014) Mitohondrije: od krvnika stanične smrti do regulatora stanične diferencijacije. Trends Cell Biol 24 (12): 761–770. doi: 10.1016/j.tcb.2014.08.005

Kim SW, Mateo RD, Yin YL, Wu G (2007) Funkcionalne aminokiseline i masne kiseline za poboljšanje proizvodnih performansi krmača i prasadi. Azijski austral J Anim 20 (2): 295–306. doi: 10.5713/ajas.2007.295

Kumagai H, Katoh S, Hirosawa K, Kimura M, Hishida A, Ikegaya N (2002) Bubrežna tubulointersticijska ozljeda u štakora za odvikavanje od hiperhomocisteinemije. Bubrezi Int 62 (4): 1219–1228. doi: 10.1111/j.1523-1755.2002.kid558.x

Li T, Yin Y, Huang R, Zhong H (2004) Učinak celuloze u prehrani na protok aminokiselina i endogene aminokiseline na terminalnom ileumu svinje. Acta Veterinaria et Zootechnica Sinica 35 (4): 473–476

Li P, Yin YL, Li D, Kim SW, Wu G (2007) Aminokiseline i imunološka funkcija. Br J Nutr 98 (2): 237–252. doi: 10.1017/S000711450769936X

Li TJ, Dai QZ, Yin YL, Zhang J, Huang RL, Ruan Z, Deng Z, Xie M (2008) Dijetetski izvori škroba utječu na neto portal aminokiselina i glukoze u rastućih svinja. Životinja 2 (5): 723–729. doi: 10.1017/S1751731108001614

Li S, Tan HY, Wang N, Zhang ZJ, Lao L, Wong CW, Feng Y (2015) Uloga oksidativnog stresa i antioksidansa u bolestima jetre. Int J Mol Sci 16 (11): 26087–26124. doi: 10.1111/j.1523-1755.2002.kid558.x

Liu G, Yu L, Fang J, Hu CA, Yin J, Ni H, Ren W, Duraipandiyan V, Chen S, Al-Dhabi NA, Yin Y (2017) Ograničenje metionina na oksidativni stres i imunološki odgovor u kolitisu izazvanom dss-om miševi. Oncotarget 8 (27): 44511–44520. doi: 10.18632/oncotarget.17812

Libao-Mercado AJ, Yin Y, Van EJ, de Lange CF (2006) Istinska probavljivost ilealnih aminokiselina i endogeni ilealni aminokiselinski gubici u rastućih svinja hranjenih pšeničnim hlačicama ili dijetama na bazi kazeina. J Anim Sci 84 (6): 1351–1361

Lowe F (2014) Biomarkeri oksidativnog stresa. U: Laher I (ur.) Sistemska biologija slobodnih radikala i antioksidansa, vol. 2, 1. izd. Springer, Berlin, str. 65–87 (poglavlje 3)

Mackay DS, Brophy JD, Mcbreairty LE, Mcgowan RA, Bertolo RF (2012) Intrauterino ograničenje rasta dovodi do promjena u metabolizmu aminokiselina sumpora, ali ne i do globalne metilacije DNA. Minijaturni praščići iz Yukatana. J Nutr Biochem 23 (9): 1121–1127. doi: 10.1016/j.jnutbio.2011.06.005

Maddineni S, Nichenametla S, Sinha R, Wilson RP, Richie JP (2013) Ograničenje metionina utječe na oksidativni stres i redoks puteve povezane s glutatonom u štakora. Exp Biol Med 238 (4): 392–399. doi: 10.1177/1535370213477988

Maddocks ODK, Labuschagne CF, Adams PD, Vousden KH (2016) Metabolizam serina podržava ciklus metionina i metilaciju DNA/RNA kroz de novo sintezu ATP -a u stanicama raka. Mol Cell 61 (2): 210–221. doi: 10.1016/j.molcel.2015.12.014

Manji H, Kato T, Di PN, Ness S, Beal MF, Krams M, Chen G (2012) Oštećena funkcija mitohondrija u psihijatrijskim poremećajima. Nat Rev Neurosci 13 (5): 293–307. doi: 10.1038/nrn3229

Molero-Luis M, Serrano M, O’Callaghan MM, Sierra C, Pérez-Dueñas B, García-Cazorla A, Artuch R (2015) Klinički, etiološki i terapijski aspekti nedostatka cerebralnih folata. Stručnjak Rev Neurother 15 (7): 793–802. doi: 10.1586/14737175.2015.10.1055322

Nicholson JK, Lindon JC, Holmes E (2008) „Metabonomika“: razumijevanje metaboličkih odgovora živih sustava na patofiziološke podražaje putem multivarijacijske statističke analize bioloških NMR spektroskopskih podataka. Xenobiotica 29 (11): 1181–1189. doi: 10.1080/004982599238047

Nimse SB, Pal D (2015) Slobodni radikali, prirodni antioksidansi i njihovi mehanizmi reakcije. RSC Adv 5 (35): 27986–28006. doi: 10.1039/C4RA13315C

Papakostas GI, Shelton RC, Zajecka JM, Etemad B, Rickels K, Clain A, Baer L, Dalton ED, Sacco GR, Schoenfeld D (2012) l -Metilfolat kao pomoćna terapija za SSRI rezistentnu veliku depresiju: ​​rezultati dva randomizirana, dvostruko slijepa, paralelno-uzastopna ispitivanja. Am J Psihijatrija 169 (12): 1267. doi: 10.1176/appi.ajp.2012.11071114

Patra RC, Swarup D, Dwivedi SK (2001) Antioksidativni učinci α tokoferola, askorbinske kiseline i l -metionina na oksidacijski stres izazvan olovom u jetri, bubrezima i mozgu kod štakora. Toksikologija 162 (2): 81–88

Pirkov I, Norbeck J, Gustafsson L, Albers E (2008) Potpuni popis svih enzima na putu spašavanja eukariotskog metionina. FEBS J 275 (16): 4111–4120. doi: 10.1111/j.1742-4658.2008.06552.x

Rezzi S, Ramadan Z, Fay LB, Kochhar S (2007) Nutritivna metabonomika: aplikacije i perspektive. J Proteome Res 6 (2): 513–525. doi: 10.1021/pr060522z

Riedijk MA, Stoll B, Chacko S, Schierbeek H, Sunehag AL, van Goundoever JB, Burrin DG (2007) Transmetilacija metionina i transsulfuracija u gastrointestinalnom traktu prasadi. Proc Natl Acad Sci USA 104 (9): 3408–3413. doi: 10.1073/pnas.0607965104

Romano A, Serviddio G, Calcagnini S, Villani R, Giudetti AM, Cassano T, Gaetani S (2017) Povezivanje peroksidacije lipida i neuropsihijatrijskih poremećaja: fokus na 4-hidroksi-2-nonenal. Free Radic Biol Med 111: 281–293. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2016.12.046

Scola G, Kim HK, Young LT, Andreazza AC (2013) Svjež pogled na kompleks I u podacima o mikroredovima: natuknice za razumijevanje mitohondrijskih promjena specifičnih za bolest u bipolarnom poremećaju. Biol Psychiatry 73 (2): e4 – e5. doi: 10.1016/j.biopsych.2012.06.028

Serviddio G, Romano AD, Cassano T, Bellanti F, Altomare E, Vendemiale G (2011) Principi i terapeutska važnost za ciljanje mitohondrija kod starenja i neurodegenerativnih bolesti. Curr Pharm Des 17 (20): 2036–2055

Shoveller AK, Brunton JA, Pencharz PB, Bal RO (2003.) Potreba za metioninom niža je kod novorođenih prasadi hranjenih parenteralno nego kod enteralno hranjenih. J Nutr 133 (5): 1390–1397

Soares MS, Oliveira PS, Debom GN, da Silveira Mattos B, Polachini CR, Baldissarelli J, Morsch VM, Schetinger MR, Tavares RG, Stefanello FM, Spanevello RM (2017) Kronična primjena metionina i/ili metionin sulfoksida mijenja parametre oksidativnog stresa i aktivnost ALA-D u jetri i bubrezima mladih štakora. Aminokiseline 49 (1): 129–138. doi: 10.1007/s00726-016-2340-y

Stefanello FM, Kreutz F, Scherer EBS, Breier AC, Vianna LP, Trindade VMT, Wyse ATS (2007) Smanjenje gangliozida, fosfolipida i kolesterola u kori velikog mozga štakora uzrokovano kroničnom hipermetioninemijom. Int J Dev Neurosci 25 (7): 473–477. doi: 10.1016/j.ijdevneu.2007.08.004

Stefanello FM, Matte C, Pederzolli CD, Kolling J, Mescka CP, Lamers ML, de Assis AM, Perry ML, dos Santos MF, Dutra CS, Wyse ATS (2009) Hipermetioninemija izaziva oksidativna oštećenja i histološke promjene u jetri štakora. Biochimie 91 (8): 961–968. doi: 10.1016/j.biochi.2009.04.018

Stoll B, Burrin DG, Henry J, Yu H, Jahoor F, Reeds PJ (1999) Oksidacija supstrata portalom isušenim utrobom hranjenih prasadi. Am J Physiol 277 (1 Pt 1): E168 – E175

Stover PJ, Durga J, Field MS (2017) Prehrana folata i disfunkcija krvno -moždane barijere. Curr Opin Biotechnol 44: 146–152. doi: 10.1016/j.copbio.2017.01.006

Swain BK, Johri TS (2000) Učinak dodatnog metionina, kolina i njihovih kombinacija na performanse i imunološki odgovor brojlera. Br Poult Sci 41 (1): 83–88

Torre LA, Bray F, Siegel RL, Ferlay J, Lortet-Tieulent J, Jemal A (2015) Globalna statistika raka, 2012. Rak J Clin 65 (2): 87–108. doi: 10.3322/caac.21262

Troen AM, Lutgens E, Smith DE, Rosenberg IH, Selhub J (2003) Aterogeni učinak prekomjernog unosa metionina. Proc Natl Acad Sci USA 100 (25): 15089–15094. doi: 10.1073/str.2436385100

Trumbo PR (2008) Izazovi u korištenju krajnjih točaka kronične bolesti u postavljanju referentnih unosa u prehrani. Nutr Rev 66 (8): 459–464. doi: 10.1111/j.1753-4887.2008.00077.x

Tsiagbe VK, Cook ME, Harper AE, Sunde ML (1987.) Pojačani imunološki odgovori kod pilića brojlera koji su hranjeni dodavanjem metionina. Poult Sci 66 (7): 1147–1154

Uttara B, Singh AV, Zamboni P, Mahajan RT (2009) Oksidativni stres i neurodegenerativne bolesti: pregled uzlaznih i nizvodnih antioksidativnih terapijskih mogućnosti. Curr Neuropharmacol 7 (1): 65–74. doi: 10.2174/157015909787602823

Valko M, Rhodes CJ, Moncol J, Izaković M, Mazur M (2006) Slobodni radikali, metali i antioksidansi u raku izazvanom oksidativnim stresom. Chem Biol Interact 160 (1): 1–40. doi: 10.1016/j.cbi.2005.12.009

Vieira SL, Lemme A, Goldenberg DB, Brugalli I (2004) Odgovori uzgoja brojlera na prehranu s povećanim omjerom aminokiselina sumpora i lizina na dvije razine bjelančevina u prehrani. Poult Sci 83 (8): 1307–1313

Wang W, Shi C, Zhang J, Gu W, Li T, Gen M, Chu W, Huang R, Liu Y, Hou Y (2009) Molekularno kloniranje, distribucija i ontogenetska ekspresija mRNA transportera oligopeptida PepT1 u prasadi tibetanskog odojka. Aminokiseline 37 (4): 593–601. doi: 10.1007/s00726-008-0178-7

Wu G, Bazer FW, Davis TA, Jaeger LA, Johnson GA, Kim SW, Knabe DA, Meininger CJ, Spencer TE, Yin YL (2007) Važne uloge aminokiselina iz obitelji arginina u prehrani i proizvodnji svinja. Livest Sci 112 (1-2): 8-22. doi: 10.1016/j.livsci.2007.07.003

Xiao Q, Freedman ND, Ren J, Hollenbeck AR, Abnet CC, Park Y (2014) Unos folata, metionina, vitamina B6 i vitamina B12 s rizikom od raka jednjaka i želuca u velikoj kohortnoj studiji. Br J Rak 110 (5): 1328–1333. doi: 10.1038/bjc.2014.17

Yao JK, Keshavan MS (2011) Antioksidansi, redoks signalizacija i patofiziologija u shizofreniji: integrativni pogled. Antioksidni redoks znak 15 (7): 2011–2035. doi: 10.1089/ars.2010.3603

Yin YL, Bie T (2010) Manipulacija prehrambenim dušikom, aminokiselinama i fosforom radi smanjenja utjecaja proizvodnje svinja na okoliš i poboljšanja zdravlja životinja. J Food Agric Environment 8 (3): 447–462

Yin YL, Deng ZY, Huang HL, Zhong HY, Hou ZP, Gong J, Liu Q (2004) Prehrambene i zdravstvene funkcije ugljikohidrata za svinje. J Anim Feed Sci 13 (4): 523–538. doi: 10.22358/jafs/67623/2004

Yin FG, Zhang ZZ, Ju H, Yin YL (2010) Stopa probave prehrambenog škroba utječe na sustavnu cirkulaciju aminokiselina u odbijenih svinja. Br J Nutr 103 (10): 1404. doi: 10.1017/S0007114509993321

Zhou XH, He LQ, Wan D, Yang HS, Yao K, Wu GY, Wu X, Yin YL (2016) Ograničenje metionina na metabolizam lipida i njegovi mogući mehanizmi. Aminokiseline 48 (7): 1533–1540. doi: 10.1007/s00726-016-2247-7


Uvod

Za većinu istraživača, metionin je uvijek povezan s početkom translacije proteina, jer je tipično prva aminokiselina kodirana u polipeptidnom lancu. Međutim, ovaj metabolit biokemijski je jedinstven među 20 prirodnih aminokiselina. Samo metionin i cistein imaju sumpor u svojim bočnim lancima. Dok cistein ima reaktivnu tiolnu skupinu, koja utječe na redoks ravnotežu i uzrokuje toksičnost pri većim koncentracijama (Deshpande i sur., 2017.), skupina sumpora u metioninu jedinstveno je zaštićena, pa je redoks neosjetljiv. Osim toga, maskiranje sumpora u metioninu elegantno se koristi za još jednu funkciju, a to je prijenos metilne skupine. Prikladne konverzije metionina u njegove derivate [prvenstveno S-adenozil metionin (SAM)], te njihova povezanost s ključnim metaboličkim i signalnim putovima pokazuju da uloga metionina nije ograničena samo na početak translacije (slike 1A, B). Ovaj mini pregled usredotočuje se na ulogu metionina kao anaboličkog signala.

Slika 1. Metabolizam metionina i njegove veze sa staničnom signalizacijom i rezultatima proliferacije. (A) Veze metioninskog ciklusa s jednim metabolizmom ugljika. SAM, S-adenozil metionin SAH, S-adenozil homocistein THF, tetrahidrofolat. (B) Unos metabolita sumpora, njihova asimilacija i korištenje. Prikazano je povezivanje metionina i njegovih derivata s različitim staničnim procesima, a time i s konačnim staničnim ishodima.

Nekoliko studija koje koriste različite modele organizama ukazuju na ulogu metionina kao snažnog, univerzalnog pokazatelja rasta. Među njima, studije koje koriste Saccharomyces cerevisiae otkrili su očuvane aspekte djelovanja posredovanih metioninom, poput inhibicije autofagije (Wu i Tu, 2011. Sutter i sur., 2013.), regulacije tiolacije tRNA, koja kontrolira cjelokupno metaboličko stanje (Laxman i sur., 2013. Gupta et al., 2019.), te povećala staničnu proliferaciju aktivacijom očuvanih signalnih putova (Sutter i sur., 2013. Walvekar i sur., 2018.). U sisavaca je za nekoliko tumora potreban metionin za preživljavanje i metastaze (Sugimura i sur., 1959. Halpern i sur., 1974. Breillout i sur., 1990. Komninou i sur., 2006. Mehrmohamadi i sur., 2016. Gao i sur., 2019. Sanderson i sur., 2019.). Studije pomoću Drosophila koji su bili na prehrani bogati metioninom pokazuju da metionin povećava njihovu plodnost i rast (Troen i sur., 2007.), a njegovo ograničenje korelira s povećanjem životnog vijeka (Lee i sur., 2014., 2016.). Ove studije sugeriraju da dostupnost metionina kontrolira rast stanica i određuje stanične sudbine. U sljedećim odjeljcima sažeti smo važne karakteristike metionina i metabolita dobivenih iz metionina, te istaknuti njegovu ulogu u signaliziranju i metabolizmu, kao i u prijevodu (osim što je to prva aminokiselina kodirana u polipeptidu). Posebno naglašavamo metaboličke troškove nastale tijekom biosinteze metionina i srodnih metabolita, što upućuje na dublje međusobne veze s metabolizmom NADPH i redukcijski biosintetski kapacitet stanice.


U biosintezi cisteina i metionina, odakle dolazi sumpor? - Biologija

Ako je naziv enzima prikazan podebljano, postoje eksperimentalni dokazi za ovu enzimsku aktivnost.

Sinonimi: biosinteza L-metionina iz biosinteze L-homoserina L-metionina transsulfuracijom

BioCyc ID: HOMOSER-METSYN-PWY

Sažetak:
Opća pozadina

Metionin mogu biosintetizirati mikroorganizmi i biljke, iako sisavci ne mogu biosintetizirati metionon de novo. Metionin je potreban za mnoge važne stanične funkcije. To je osnovni gradivni element proteina i potreban je za pokretanje sinteze proteina (putem N-formil-L-metionin). Metionin se također koristi u sintezi S-adenozil-L-metionin koji je glavni donator metilne skupine u staničnom metabolizmu. S-adenozil-L-metionin se također koristi u putevima kao što su biosinteza autoinducera AI-2 I i biosinteza spermidina I.

Neke bakterije uključujući Escherichia coli sintetizirati metionin pomoću organskog sumpora putem transsulfuracije O.-acilirani homoserin s cisteinom da nastane cistationin. Cistationin se zatim cijepa na homocistein i metilira u metionin kako je prikazano na ovom putu [Soda87]. Druge bakterije, kvasac i gljive mogu koristiti drugačiji način na koji izravno asimiliraju anorganski sumpor sulfhidrilacijom (vidi MetaCyc puteve asimilacijske redukcije sulfata I, biosintezu L-homocisteina i biosintezu L-metionina III). Iako se čini da mnogi organizmi sadrže oba puta za biosintezu metionina, u E coli i druge enteričke bakterije koristi se samo put transsulfuracije. Recenzirano u Greene, R.C. (1996.) "Biosinteza metionina" u [Neidhardt87], str. 542-560).

The O.-acilna skupina homoserina je sukcinilna skupina u enteričkim bakterijama i nekim drugim gram-negativnim bakterijama, kao što je Pseudomanas aeruginosa i Pseudomonas putida. To je acetilna skupina u gljivama, kvascima i većini gram-pozitivnih bakterija ([Vermeij99, Soda87, Thomas97]). U oba smjera homocistein se metilira u metionin putem enzima neovisnog o kobalaminu ili o kobalaminom ovisnog enzima, ovisno o vrsti ili uvjetima rasta [Ruckert03, Thomas97].

The de novo biosinteza metionina energetski je skup proces koji uključuje inpute s nekoliko drugih putova. Ugljikov kostur metionina dobiven je iz aspartata (vidi put biosinteze L-homoserina). Sumpor je izveden iz cisteina (vidi put L-cistein biosinteza I) koji dobiva svoj sumpor iz asimilacije sulfata (vidi put asimilacijske redukcije sulfata I). Metilna skupina dobiva se iz serina metabolizmom jednog ugljika (vidi putove folatne transformacije III (E coli) i poliglutamilacija folata). Metionin se također pretvara u S-adenozil-L-metionin, donator metilne skupine, produktom gena metK (vidi put S-asnazol-L-metionin spašavanje I). Ovdje su prikazani glavni koraci biosinteze metionina iz homoserina.

Homoserin prvo aktivira O.-sukcinilacija u reakciji koju katalizira MetA. Proizvod O.-sukcinil-L-homoserin se u kombinaciji s cisteinom tvori cistationin u reakciji koju katalizira MetB. Liaznim cijepanjem cistationina pomoću MetC -a nastaje homocistein. Ovu aktivnost beta-cistationionaze ​​također može isporučiti MalY kako je pokazano in vivo sposobnošću konstitutivnog MalY izražavanja da se nadopunjuje metC mutanti auksotrofni za metionin [Zdych95]. Homocistein se zatim metilira pomoću MetH -a ili MetE -a za proizvodnju metionina. U E coli MetH može funkcionirati samo u prisutnosti egzogeno isporučenog vitamina B12 (kobalamin), koji potiskuje ekspresiju MetE. B12 vjerojatno će biti dostupna u crijevima. U nedostatku egzogeno isporučenih B12, MetE katalizira ovaj posljednji korak de novo biosinteza metionina. Iako je put uvelike reguliran na transkripcijskoj razini, povratna inhibicija prvog enzima homoserina O.-sukciniltransferaza (MetA) pomoću metionina i S-prikazan je adenozil-L-metionin.

U stresnim uvjetima postoji daljnja regulacija enzima na putu. U uvjetima toplinskog šoka rast je usporen zbog toplinske nestabilnosti MetA. Oksidativni stres utječe na MetE koji sadrži oksidacijski osjetljiv ostatak cisteina na položaju 645 u blizini aktivnog mjesta. Može doći i do oksidacije samog metionona iako stanica sadrži metionin -sulfoksid reduktaze MsrA i MsrB za borbu protiv toga. Slabe organske kiseline također stvaraju oksidacijski stres sa složenijim učincima. Ograničenje sumpora iscrpljuje homocistein koji služi kao koaktivator za MetR aktivaciju ekspresije MetE.

Zbog odsutnosti ovog puta u sisavaca, neki od biosintetskih enzima bakterija potencijalni su ciljevi lijekova [Ejim04]. Osim toga, iako se metionin koristi kao dodatak hrani i lijek, njegova industrijska proizvodnja u mikroorganizmima još nije postignuta zbog složenosti i snažne regulacije biosintetskog puta [Usuda05].


Metionin- Ograničena dijeta … Kome treba?

Metionin je esencijalna aminokiselina - jedan od gradivnih blokova proteina koje ljudsko tijelo ne može proizvesti pa mora doći iz naše hrane. Jedna je od dvije aminokiseline koje sadrže sumpor (druga je cistein). Metionin je posrednik u sintezi cisteina, karnitina, taurina i drugih spojeva. Štiti stanice jetre i sprječava peroksidaciju lipida, a moguće i aterosklerozu i povišeni kolesterol. Iako je metionin bitan za ljudski život, neki ljudi imaju koristi ograničavanjem, ali ne i uklanjanjem metionina u prehrani. Za takve se osobe može savjetovati dijeta ograničena na metionin.

Trebam li biti na dijeti s ograničenjem metionina?

Neki pojedinci trebaju ograničiti metionin zbog nasljednih poremećaja koji utječu na metabolizam metionina. Sve je veći interes za dijete s ograničenom količinom metionina za one koji nisu pod utjecajem ovih genetskih metaboličkih poremećaja. Dokazi ukazuju da bi takve dijete mogle produljiti dugovječnost i pomoći u sprječavanju ili liječenju određenih kroničnih zdravstvenih stanja. Najčešće indikacije za dijetu s ograničenjem metionina su:

i) MTHFR varijante. Mutacije gena MTHFR mogu dovesti do povišenog homocisteina. Ograničenje metionina obično se preporučuje kako bi se smanjilo nakupljanje homocisteina.

ii) Rak. Iako su studije na ljudima oskudne, postoje neki dokazi da stanice raka rastu manje snažno, te ponekad podliježu apoptozi (stanična smrt) kada im je oduzeto metionin.

iii) Depresija. Visok unos metionina može povisiti razinu homocisteina i rizik od depresije.

iv) Produženje životnog vijeka. Dijete s niskim sadržajem metionina povećavaju metaboličku fleksibilnost i ukupnu osjetljivost na inzulin te poboljšavaju metabolizam lipida, dok smanjuju sustavnu upalu.

v) Inzulinska rezistencija. Pokazalo se da restrikcija metionina smanjuje masnoću i poboljšava osjetljivost na inzulin.

vi) Homocistinurija. Ovaj nasljedni poremećaj metabolizma često zahtijeva dijetu s niskim sadržajem metionina.

Ako ograničenje metionina može pomoći u ubijanju stanica raka i produljiti život, ne bi li svi trebali biti na dijeti ograničenoj metioninom?

Ne znamo zasigurno, ali to je opcija za one koji su zainteresirani za primjenu nove strategije prehrane za smanjenje rizika od bolesti. Iako se rijetko savjetuje ozbiljno ograničenje metionina, umjereno ograničenje metionina može biti korisno. Najkoncentriraniji izvori metionina su životinjski proizvodi poput mesa, peradi i ribe. Iz donje tablice vidjet ćete da je način prehrane najniži u metioninu isključivo biljna prehrana ili veganska prehrana. Druge vegetarijanske ili gotovo vegetarijanske prehrane imaju niži udio metionina od prehrane svejeda, ali nisu tako niske kao veganske. Za većinu ljudi jednostavna prehrana biljnog podrijetla vjerojatno je dovoljna za smanjenje unosa metionina. Oni s metaboličkim poremećajima ili drugim stanjima koja mogu opravdati ograničenje metionina mogu dodatno ograničiti metionin ograničavanjem hrane na biljnoj bazi s visokim brojem metionina.

Ako mi je indicirana dijeta s ograničenom količinom metionina, koliko metionina trebam jesti svaki dan?

RDA (preporučeni dodatak prehrani) za metionin + cistein (odrasli 19 godina +) iznosi 19 mg/kg/dan, dok je EAR (procijenjeni prosječni zahtjev) 15 mg/kg/dan. Ljudi se ne smiju previše spuštati ispod ovih razina jer predstavljaju donji dio onoga što je potrebno za ljudsko zdravlje. Dijete s ograničenjem metionina većini odraslih dopuštaju 800-1200 mg metionina dnevno. Samo za metionin smatra se da je 15 mg/kg razumna donja granica. Dakle, ako vam je indicirana terapeutska prehrana s ograničenjem metionina, pomnožite svoju zdravu tjelesnu težinu sa 15 kako biste pronašli odgovarajuću razinu unosa metionina. Recimo da je vaša zdrava tjelesna težina 60 kg, trebalo bi vam 900 mg metionina dnevno.

Postoje li nedostaci ozbiljnog ograničavanja metionina?

Apsolutno. Postoje neki dokazi da bi nedostatak metionina mogao smanjiti razinu S-adenozilmetionina ili SAM-e povećavajući rizik od depresije. Nedostatak metionina također je povezan sa senilnom sijedom kosom. Kad ograničite metionin, prirodno ograničavate proteine, barem u određenoj mjeri. Osiguravanje dovoljne količine proteina bitno je za zdravlje. Proteini su neophodni za izgradnju, jačanje i popravak tjelesnih tkiva, za stvaranje antitijela, hormona, enzima i drugih spojeva koji su kritični za svaki tjelesni proces. Nedostatak proteina može dovesti do gubitka mišića, povećanog rizika od prijeloma kostiju i neželjenih promjena na kosi i koži. Stariji ljudi imaju tendenciju da apsorbiraju proteine ​​manje učinkovito, pa će možda morati unositi 15-25% više proteina od ostalih odraslih osoba kako bi apsorbirali istu količinu. Dakle, iako ograničenje metionina može biti korisno, važno je da zadovoljimo svoje potrebe za metioninom i proteinima.


Zahvaljujemo B. A. Halkieru (Sveučilište u Kopenhagenu), I. Hara-Nishimuri (Sveučilište Konan), G. Janderu (Institut Boyce Thompson) i Centru za biološke resurse Arabidopsis A. thaliana mutantne linije Y. Kawara (Sveučilište u Tokiju) za pomoć u hidroponskoj kulturi GP Lomonossoff (Centar John Innes) za pružanje vektora ekspresije pEAQ K. Shirasu i N. Kumakura (RIKEN Centar za znanost o održivim resursima) za pomoć pri prijelaznim izraz u N. benthamiana i F. Hayashi i H. Zhang (RIKEN Yokohama NMR Facility) za dobivanje NMR spektra sintetiziranih spojeva. Ovaj rad djelomično su podržali Japansko društvo za promicanje znanosti (JSPS) KAKENHI Grant br. 16H07449 i 18K14348 za RS, 19H02859 za NO-O., 20H04852 za ​​MYH, RIKEN-ov Posebni postdoktorski istraživački program (RS) i Kina Vijeće za stipendije (201906610013 u RL).

↵ 1 R.S. i R. L. jednako su pridonijeli ovom poslu.

2 Sadašnja adresa: Odjel za farmaciju, Nacionalno sveučilište u Singapuru, Singapur 117544, Singapur.

Prese 4 Sadašnja adresa: Odjel za biotehnologiju, Visoka škola za poljoprivredu i znanosti o životu, Sveučilište u Tokiju, Tokio 113-8657, Japan.

Autorski prilozi: R.S. i M.Y.H. osmišljeno istraživanje R.S., R.L., A.K., R.N., N.S., T.M., T.I., N.O.-O., T.F., K.S. i M.Y.H. proveo istraživanje R.S. pridonio novim reagensima/analitičkim alatima R.S., R.L., R.N., T.M., T.I., N.O.-O., R.T.N., P.B. i M.Y.H. analizirali podatke i R.S., R.T.N., P.B. i M.Y.H. napisao je rad.

Autori ne izjavljuju konkurentski interes.

Ovaj članak je PNAS izravno podnošenje. R.L.L. gostujući je urednik kojeg je pozvalo Uredništvo.

Ovaj članak s otvorenim pristupom distribuira se pod licencom Creative Commons Attribution License 4.0 (CC BY).


Otpornost aminokiselina sumpora na oksidaciju: metionin i cistein

1 Ključni laboratorij agro-ekoloških procesa u suptropskoj regiji, Institut za suptropsku poljoprivredu, Kineska akademija znanosti, Nacionalni inženjerski laboratorij za kontrolu onečišćenja i korištenje otpada u stočarstvu i peradarstvu, Changsha, Hunan 410125, Kina

2 Sveučilište Kineske akademije znanosti, Peking 10049, Kina

Sažetak

Aminokiseline sumpora su vrsta aminokiselina koje sadrže sulfhidril i igraju ključnu ulogu u strukturi proteina, metabolizmu, imunitetu i oksidaciji. Naš pregled pokazuje učinak otpornosti na oksidaciju metionina i cisteina, dvije najreprezentativnije aminokiseline sumpora i njihovih metabolita. Metionin i cistein iznimno su osjetljivi na gotovo sve oblike reaktivnih vrsta kisika, što ih čini antioksidativnim. Štoviše, metionin i cistein su prekursori S-adenozilmetionina, sumporovodika, taurina i glutationa. Prijavljeno je da ti proizvodi ublažavaju oksidacijski stres izazvan raznim oksidansima i štite tkivo od oštećenja. Međutim, nedostatak i višak metionina i cisteina u prehrani utječu na normalan rast životinja pa je važno novo istraživanje o definiranju primjerene razine unosa metionina i cisteina.

1. Uvod

Aminokiseline sumpora (SAA) su vrsta aminokiselina koje sadrže sulfhidril. Među SAA -ima, metionin i cistein smatraju se primarnim SAA -ima. Metionin je neophodna aminokiselina u sisavaca jer se ne može sintetizirati u količinama dovoljnim za održavanje normalnog rasta sisavaca. Ipak, cistein je poluesencijalna aminokiselina u sisavaca, jer se cistein može proizvesti putem transsulfuracije putem razgradnje L-metionina. Stoga se smatra da sadržaj metionina i cisteina predstavlja zahtjev SAA u prehrani sisavaca. Sve više dokaza otkriva da SAA igraju ključnu ulogu u strukturi proteina, metabolizmu, imunitetu i oksidaciji [1-4]. Oni vrše značajne funkcije putem svojih metabolita, poput S-adenozilmetionina (SAM), poliamina, taurina i glutationa (GSH) (slika 1).

Redoks homeostaza pretpostavka je održavanja homeostatske ravnoteže organizma i uvelike ovisi o ravnoteži prooksidativnog i antioksidativnog sustava [5, 6].Reaktivne vrste kisika (ROS) glavni su čimbenik u stvaranju oksidacijskih oštećenja, jer ROS može lako oksidirati biomolekule (uključujući lipide, proteine ​​i DNA) i time narušiti antioksidacijski sustav i uzrokovati oksidacijski stres [7, 8]. Stoga antioksidacija SAA -a postupno privlači interes ljudi i istraživači su na njoj proveli mnoga istraživanja [9, 10]. Veliki broj istraživanja izvješćuje da SAA imaju ublažavajuće djelovanje na različite modele oksidacijskog stresa, poput dijabetesa [11, 12], HIV infekcije [13] i starenja [14]. Stoga naš pregled reorganizira i ističe antioksidacijski učinak dva glavna SAA (metionin i cistein).

2. Metionin

U strukturi proteina svi aminokiselinski ostaci skloni su oksidaciji raznolikim oblicima ROS -a, osobito ostaci metionina, jer su osjetljivi na gotovo sve oblike ROS -a, a oksidacija ostataka metionina je reverzibilna [15]. To je glavni razlog što metionin ima sposobnost oduprijeti se oksidaciji.

2.1. Ciklus redukcije oksidacije metionina

Ostaci metionina izuzetno su osjetljivi na ROS, skloni su kombiniranju s ROS -om, a zatim se pretvaraju u metionin sulfoksid (MetO), čime ROS gubi svoju aktivnost. Produkt reakcije MetO je smjesa koja se sastoji od dva stereoizomera, MetO-S i MetO-R. MetO-S i MetO-R mogu se reducirati u metionin tioredoksinom [Th (SH)2] katalizom metionin sulfoksid reduktaza A (MsrA) i metionin sulfoksid reduktaza B (MsrB) (slika 2). Svaki ciklus oksidacije i redukcije ostataka metionina eliminirat će opasne tvari (npr. Hidroperoksid, hipoklorid, ozon i lipidni peroksid), što bi moglo predstavljati glavni prirodni sustav za uklanjanje opasnih tvari.

MrsA i MsrB smatraju se vrhunskim antioksidativnim obrambenim mehanizmima jer su zaduženi za smanjenje MetO [16]. Mnogi pokusi na različitim objektima dokazuju da je razina MsrA u korelaciji s uklanjanjem nakupljenog oksidacijskog oštećenja [17–19]. Marchetti i sur. [20] je predložio da je smanjenje razine MsrA uzrokovalo nakupljanje ROS -a u stanicama ljudske leće. Štoviše, Yermolaieva i njegovi kolege [21] otkrili su da je prekomjerna ekspresija MsrA značajno smanjila povećanje ROS-a uzrokovano hipoksijom i održala normalan rast stanica PC12. MrsB je otkriven tek kratko vrijeme [22], a sada je bilo poznato da njegova glavna funkcija reducira oksidirani MetO zajedno s MsrA. Ostale funkcije MsrB -a ostaju za daljnje istraživanje.

2.2. SAM

SAM je izravan proizvod metionina u katalizi metionin adenoziltransferaze (MAT), a dobro je poznat i kao donator metila za većinu metiltransferaza koje modificiraju DNA, RNA i druge proteine. SAM pokazuje antioksidativni kapacitet ovim putem: SAM povećava aktivnost cistationina γ-sinteza (CBS) koji je primarni enzim u transsulfuraciji i pridonosi sintezi cisteina, čime se povećava razina GSH. Mnoge studije pokazuju da primjena SAM -a ublažava oksidacijski stres i obnavlja tkiva. Na primjer, Li i sur. [23] otkrili su da primjena SAM-a štiti stanice i inhibira oksidacijski stres izazvan amiloidomβ, a aktivira endogeni antioksidacijski sustav obnavljanjem normalnog omjera GSH/GSSG i povećanjem aktivnosti glutation peroksidaze (GSH-Px), glutation-S-transferaze (GST) i superoksid dismutaze (SOD).

2.3. Primjena metionina

Prijavljeno je da je suplementacija metionina umanjila oštećenja izazvana ROS-om povećanjem aktivnosti GSH-a [24]. Zanimljivo je da restrikcija metionina, koja ograničava dodatak metionina u prehrani životinja, također ublažava oksidacijski stres. Na primjer, restrikcija metionina značajno smanjuje stvaranje mitohondrijskih ROS -a [25, 26]. Osim toga, nedostatak metionina u prehrambenom modelu uzrokuje niz tjelesnih oštećenja, poput patologije jetre [27], potiskivanje rasta epitela crijeva [28], pogoršanje učinka rasta [29] itd., Dok prekomjerna nadoknada metionina može dovesti do na trovanje metioninom, pa čak i skratiti životni vijek životinja [30]. Štoviše, potreba za metioninom u različitim stadijima životinja nije u skladu. Stoga je primjena metionina za životinjsku proizvodnju vrijedna tema istraživanja.

3. Cistein

Slično kao i ostaci metionina, ostaci cisteina također lako trpe oksidaciju. Ostaci cisteina imaju svojstva regulacije redoksa, jer su zbog njegovih posebnih kemijskih karakteristika lako reagirali s H2O.2 [31, 32]. Osim toga, služeći kao prekursor GSH -a, cistein je ograničavajuća aminokiselina sinteze glutationa u procesu transsulfuracije. Štoviše, antioksidativno svojstvo cisteina uglavnom se odražava produktom GSH, sumporovodikom (H2S) i taurin.

3.1. GSH

U sisavaca, GSH se uglavnom sintetizira pomoću dvije enzimske ATP-ovisne reakcije iz cisteina, glutamata i glicina: (1) Cistein i glutamat troše ATP kako bi nastali γ-glutamilcistein (γ-Glucys) katalizom γ-glutamilcistein sintetaza (GCS). (2) GSH sintetaza katalizira γ-Glucys i glicin tvore GSH, a ovom reakcijom se također troši ATP (slika 1). U sintezi GSH u stanici, cistein je supstrat reakcije koji ograničava brzinu [33], a suplementacija L-cisteinom u ljudi poboljšava brzinu sinteze i koncentraciju GSH [34]. Štoviše, Yin i sur. [35] kvantificirao je glavni izvor prekursora GSH dodavanjem različitih koncentracija L-cisteina, L-glutamata i glicina u prehrani miševa, a njihov je rezultat otkrio da je dijeta s L-cisteinom i L-glutamatom povećala koncentraciju GSH u jetre, dok su također otkrili da prekomjerna nadoknada L-cisteina inhibira sintezu GSH.

GSH je tripeptid koji sadrži cistein i ima vitalnu ulogu u staničnoj antioksidaciji u životinja [36]. GSH se lako oksidira slobodnim radikalima i drugim ROS -ima (npr. Lipidni peroksilni radikal, H2O.2i hidroksilni radikal) pri čemu nastaje glutation disulfid (GSSG) katalizom GSH-Px. A zatim se katalizom glutation reduktaze GSSG reducira na GSH. Stoga ciklus GSH/GSSG -a doprinosi uklanjanju slobodnih radikala i drugih reaktivnih vrsta te sprječavanju oksidacije biomolekula. Osim toga, kao supstrat GSH-Px, GSH također igra pomoćnu ulogu u antilipidnoj peroksidaciji GSH-Px. Općenito se vjeruje da niska razina GSH može dovesti do peroksidacije lipida. Na primjer, Agar i sur. [37] upotrijebili su etanol za konzumiranje GSH u malom mozgu miševa, a zatim su otkrili da se peroksidacija lipida značajno povećala. Tako su koncentracija GSH i aktivnosti enzima povezanog s GSH djelovali kao znak antioksidativnog statusa u tijelu.

3.2. H2S

H2S se dugo smatrao otrovnim plinom koji se proizvodi u značajnim količinama u tkivima sisavaca, dok nedavna istraživanja pokazuju da je protuupalno, antioksidativno i neuroprotektivno sredstvo te ima vrlo važnu ulogu u mnogim fiziološkim funkcijama [38]. L-cistein je glavni supstrat za proizvodnju oko 70% endogenog H2S pomoću bilo kojeg enzima (cistationina) β-sinteza i cistationin γ-lyase) [39]. I posljednjih se godina primjećuje da D-cistein proizvodi H2S novim putem i može biti učinkovitiji od L-cisteina u zaštiti primarnih kultura neurona malog mozga od oksidativnog stresa izazvanog vodikovim peroksidom [40]. H2S je snažan antioksidans, osim što izravno uklanja reaktivne vrste kisika i dušika radi zaštite tkiva [41] također povećava aktivnost γ-glutamilcistein sintetaza i poboljšava transport cistina, čime se povećava proizvodnja GSH -a kako bi se oduprio oksidacijskom stresu [42]. Nadalje, objavljeno je da je H2S može zaštititi epitelne stanice sluznice želuca od oksidativnog stresa stimulacijom putova MAP kinaze [43]. Ti putevi pružaju mehanizme za H2S za zaštitu tkiva od oksidativnog stresa.

3.3. Taurin

Taurin je najzastupljenija slobodna aminokiselina u sisavaca i igra važnu ulogu u mnogim fiziološkim funkcijama, poput vizualnog razvoja, živčanog razvoja, detoksikacije, antioksidacije, protuupalnosti itd. Dva glavna izvora doprinose sintezi taurina u sisavaca: apsorpcija iz hrane i metabolizam cisteina. Taurin se sintetizira u tri koraka: prvo, cistein se katalizira u tvorbu cistein sulfata katalizom cistein dioksigenaze, drugo, cistein sulfat uklanja karboksil kako bi nastao hipotaurin pomoću cistein sulfat dekarboksilaze treći, hipotaurin se oksidira u taurin. Mnoga istraživanja potvrđuju da povećanje doze cisteina u prehrani pridonosi aktivaciji cistein dioksigenaze [44], a dodatak prehrani cisteinom povećao je razinu taurina u plazmi kod osoba zaraženih HIV-om [13].

Konkretno, taurin pokazuje svoju zaštitu tkiva u mnogim modelima koji su inducirani različitim oksidansima [45, 46]. Antioksidativni kapacitet taurina povezan je s uklanjanjem ROS -a. Chang i sur. [46] dokazali su da su dodaci taurina u prehrani štakora snizili proizvodnju ROS-a izazvanu hiperhomocisteinemijom, a Palmi i sur. [47] izvijestili su da taurin inhibira proizvodnju ROS -a stimulirajući mitohondrijsku apsorpciju Ca 2+. Osim toga, taurin također povećava aktivnost mnogih antioksidativnih enzima u modelima induciranim oksidantima. Potvrđeno je da taurin obnavlja aktivnosti Mn-SOD i GSH-Px u mitohondrijama miševa nakon infekcije tamoksifenom [48]. Nadalje, Choi i Jung [49] u svojim su studijama istaknuli da suplementacija taurinom povećava aktivnost jetre SOD-a na stanje nedostatka kalcija, ali se aktivnosti GSH-Px i katalaze (CAT) nisu značajno razlikovale između normalnih miševa i miševa s nedostatkom kalcija.

4. Zaključak

Zaključno, kao snažni antioksidansi, SAA igraju kurijsku ulogu u održavanju ravnoteže i stabilnosti slobodnih radikala u tijelu. Stoga se SAA široko koriste kao dodatak hrani i primjenjuju se u medicinskoj njezi i uzgoju životinja. Iako SAA imaju izvrsne antioksidativne sposobnosti, posebnu pozornost treba posvetiti primjeni SAA u procesu proizvodnje životinja, jer različite doze SAA mogu imati različite učinke na životinje. Stoga će se daljnja studija o odgovarajućoj dozi SAA -a istražiti u hranidbi životinja.

Kratice

SAA:Aminokiseline sumpora
SAM:S-adenozilmetionin
GSH:Glutation
ROS:Reaktivne vrste kisika
Ja također:Metionin sulfoksid
Th (SH)2:Tioredoksin
Gospođa:Metionin sulfoksid reduktaza A
MsrB:Metionin sulfoksid reduktaza B
MAT:Metionin adenoziltransferaza
DZS:Cistationin γ-sintaza
GSH-Px:Glutation peroksidaza
GST:Glutation-S-transferaza
TRAVNJAK:Superoksid dismutaza
H2S:Vodikov sulfid
γ-Glucije:γ-Glutamilcistein
GCS:γ-Glutamilcistein sintetaza
GSSG:Glutation disulfid.

Otkrivanje

Ovaj pregledni članak ne sadrži nikakve studije s ljudskim sudionicima ili životinjama koje je proveo bilo koji od autora.

Sukob interesa

Autori izjavljuju da nema sukoba interesa u vezi s objavom ovog članka.

Zahvalnice

Ovo istraživanje podržali su Nacionalna zaklada za prirodne znanosti Kine (br. 31702125, 31772642, 31330075 i 31110103909), Odjel za znanost i tehnologiju provincije Hunan (2017NK2322), Nacionalni program za ključna istraživanja i razvoj Kine (2016YFD0500504, 2016YFD0501201), Međunarodno partnerstvo Program Kineske akademije znanosti (161343KYSB20160008) i Zaklade za prirodne znanosti provincije Hunan (2017JJ3373).

Reference

  1. S. W. Kim, Aminokiseline i imunološka funkcija, Springer, Beč, Austrija, 2003.
  2. R. F. Grimble, "Učinci unosa aminokiselina sumpora na imunološku funkciju ljudi", Journal of Nutrition, sv. 136, br. 6, str. 1660S – 1665S, 2006. Pogledajte na: Google Scholar
  3. G. Wu, "Aminokiseline: metabolizam, funkcije i prehrana", Aminokiseline, sv. 37, ne. 1, str. 1–17, 2009. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  4. J. T. Brosnan i M. E. Brosnan, "Aminokiseline koje sadrže sumpor: pregled", Journal of Nutrition, sv. 136, br. 6, str. 1636S – 1640S, 2006. Pogledajte na: Google Scholar
  5. J. Yin, W. Ren, G. Liu i sur., "Oksidacijski stres pri rođenju i razvoj antioksidativnog sustava u novorođenih prasadi", Besplatno radikalno istraživanje, sv. 47, ne. 12, str. 1027–1035, 2013. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  6. J. Duan, J. Yin, W. Ren i sur., "Dodaci prehrani s l-glutamatom i l-aspartatom ublažavaju oksidacijski stres kod odojka odbijenih s vodikovim peroksidom" Aminokiseline, sv. 48, ne. 1, str. 53–64, 2016. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  7. J. Yin, W. Ren, J. Duan i sur., "Dodatak arginina u prehrani pojačava crijevnu ekspresiju SLC7A7 i SLC7A1 i umanjuje depresiju rasta kod svinja izazvanih mikotoksinima," Aminokiseline, sv. 46, ne. 4, str. 883–892, 2014. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  8. J. Yin, M. M. Wu, H. Xiao i sur., "Razvoj antioksidativnog sustava nakon ranog odbijanja odojka", Journal of Animal Science, sv. 92, br. 2, str. 612–619, 2014. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  9. Y. Martínez, X. Li, G. Liu i sur., "Uloga metionina u metabolizmu, oksidativnom stresu i bolestima", Aminokiseline, sv. 49, br. 12, str. 2091–2098, 2017. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  10. G. Liu, L. Yu, J. Fang i sur., "Ograničenje metionina na oksidativni stres i imunološki odgovor u miševa s kolitisom izazvanim dss-om", Oncotarget, sv. 8, ne. 27, str. 44511–44520, 2017. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  11. R. V. Sekhar, S. V. Mckay, S. G. Patel i sur., "Sinteza glutationa je smanjena u bolesnika s nekontroliranim dijabetesom i obnavlja se dodatkom prehrane cisteinom i glicinom," Njega dijabetesa, sv. 34, br. 1, str. 162–167, 2011. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  12. S. K. Jain, T. Velusamy, J. L. Croad, J. L. Rains i R. Bull, „Dodatak l-cisteina snižava glukozu u krvi, glikirani hemoglobin, CRP, MCP-1 i oksidativni stres te inhibira NF-κB aktivacija u jetri Zucker dijabetičkih štakora, ” Besplatna radikalna biologija i medicina, sv. 46, ne. 12, str. 1633–1638, 2009. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  13. M. D. Borges-Santos, F. Moreto, P. C. M. Pereira, Y. Ming-Yu i R. C. Burini, "Plazma glutation pacijenata s HIV+ pozitivno je i različito reagirao na dodatak prehrani cisteinom ili glutaminom," Nutrition Journal, sv. 28, ne. 7-8, str. 753–756, 2012. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  14. R. V. Sekhar, S. G. Patel, A. P. Guthikonda i sur., "Nedostatak sinteze glutationa u osnovi je oksidacijskog stresa u starenju i može se ispraviti dodatkom prehrane cisteinom i glicinom", American Journal of Clinical Nutrition, sv. 94, br. 3, str. 847–853, 2011. Pogled na: Web mjesto izdavača | Google učenjak
  15. E. R. Stadtman, H. Van Remmen, A. Richardson, N. B. Wehr i R. L. Levine, "Oksidacija metionina i starenje", Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Proteini i proteomika, sv. 1703, br. 2, str. 135–140, 2005. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  16. P. Swennen, P.-A. Geraert, Y. Mercier i sur., "Učinci unosa proteina u prehrani i suplementacije 2-hidroksi-4-metiltiobutanske kiseline ili dl-metionina na performanse i oksidacijski status brojlera", British Journal of Nutrition, sv. 106, br. 12, str. 1845–1854, 2011. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  17. H. M. Prentice, I. A. Moench, Z. T. Rickaway, C. J. Dougherty, K. A. Webster i H. Weissbach, „MsrA štiti srčane miocite od stanične smrti uzrokovane hipoksijom/reoksigenacijom“, Biokemijske i biofizičke istraživačke komunikacije, sv. 366, ne. 3, str. 775–778, 2008. Pogled na: Web mjesto izdavača | Google učenjak
  18. J. W. Lee, N. V. Gordiyenko, M. Marchetti i sur., "Struktura gena, lokalizacija i uloga u oksidativnom stresu metionin sulfoksid reduktaze a (MSRA) u mrežnici majmuna," Eksperimentalno istraživanje oka, sv. 82, br. 5, str. 816–827, 2006. Pogled na: Web mjesto izdavača | Google učenjak
  19. H. Ruan, X. D. Tang, M.-L. Chen i sur., "Visokokvalitetno produženje života enzim peptidom metionin sulfoksid reduktazom", Zbornik radova Nacionalne akademije znanosti Sjedinjenih Američkih Država, sv. 99, br. 5, str. 2748–2753, 2002. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  20. M. A. Marchetti, W. Lee, T. L. Cowell, T. M. Wells, H. Weissbach i M. Kantorow, "Utišavanje gena metionin sulfoksid reduktaze A rezultira gubitkom potencijala mitohondrijske membrane i povećanom proizvodnjom ROS -a u stanicama ljudskih leća," Eksperimentalno istraživanje oka, sv. 83, br. 5, str. 1281–1286, 2006. Pogled na: Izdavačko mjesto | Google učenjak
  21. O. Yermolaieva, R. Xu, C. Schinstock i sur., "Metionin sulfoksid reduktaza A štiti neuronske stanice od kratke hipoksije/reoksigenacije", Zbornik radova Nacionalne akademije znanosti Sjedinjenih Američkih Država, sv. 101, ne. 5, str. 1159–1164, 2004. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  22. G. Kim, S. J. Weiss i R. L. Levine, "Oksidacija metionina i redukcija proteina", Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - opći predmeti, sv. 1840, br. 2, str. 901–905, 2014. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  23. P. Li, J. Cui, C. Fang i sur., „S-adenozilmetionin umanjuje oksidativni stres i neuroupalje izazvane amiloidom-β modulacijom metabolizma glutationa, ” Časopis za Alzheimerovu bolest, sv. 58, ne. 2, str. 549–558, 2017. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  24. A. P. del Vesco, E. Gasparino, D. O. Grieser i sur., "Učinci dodavanja metionina na redoks stanje prepelica izloženih akutnom toplinskom stresu", Journal of Animal Science, sv. 92, br. 2, str. 806–815, 2014. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  25. P. Caro, J. Gomez, I.Sanchez i sur., "Četrdeset posto restrikcije metionina smanjuje proizvodnju mitohondrijskih radikala kisika i curenje u kompleksu I tijekom protoka elektrona naprijed i smanjuje oksidativno oštećenje proteina i mitohondrijske DNA u mitohondrijima bubrega i mozga štakora," Istraživanje pomlađivanja, sv. 12, ne. 6, str. 421–434, 2009. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  26. S. Maddineni, S. Nichenametla, R. Sinha, R. P. Wilson i J. P. Richie Jr., "Ograničenje metionina utječe na oksidacijski stres i redoks puteve povezane s glutatonom u štakora", Eksperimentalna biologija i medicina, sv. 238, br. 4, str. 392–399, 2013. Pogled na: Web mjesto izdavača | Google učenjak
  27. H. S. Oz, T. S. Chen i M. Neuman, "Nedostatak metionina i ozljeda jetre u modelu steatohepatitisa u prehrani", Probavne bolesti i znanosti, sv. 53, ne. 3, str. 767–776, 2008. Pogled na: Web mjesto izdavača | Google učenjak
  28. C. Bauchart-Thevret, B. Stoll, S. Chacko i D. G. Burrin, "Nedostatak aminokiselina sumpora poboljšava aktivnost crijevnog metioninskog ciklusa i potiskuje rast epitela kod neonatalnih svinja", Američki časopis za fiziologiju-endokrinologiju i metabolizam, sv. 296, br. 6, str. E1239 – E1250, 2009. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  29. C. Wen, X. Y. Jiang, L. R. Ding, T. Wang i Y. M. Zhou, "Učinci dijetalnog metionina na učinak rasta, kvalitetu mesa i oksidacijski status mišića dojke u brojlera koji brzo i sporo rastu", Znanost o peradarstvu, sv. 96, br. 6, str. 1707–1714, 2017. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  30. P. Chaturvedi, P. K. Kamat, A. Kalani, A. Familtseva i S. C. Tyagi, "Dijeta s visokim metioninom predstavlja srčanu prijetnju: molekularni uvid", Časopis za staničnu fiziologiju, sv. 231, br. 7, str. 1554–1561, 2016. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  31. B. D'Autréaux i M. B. Toledano, "ROS kao signalne molekule: mehanizmi koji stvaraju specifičnost u homeostazi ROS -a", Nature Reviews Molecular Cell Biology, sv. 8, ne. 10, str. 813–824, 2007. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  32. M. A. K. Azad, P. Huang, G. Liu i sur., "Hiperhomocisteinemija i kardiovaskularne bolesti na životinjskom modelu", Aminokiseline, 2017. Pogled na: Web mjesto izdavača | Google učenjak
  33. G. Atmaca, "Antioksidativni učinci aminokiselina koje sadrže sumpor", Yonsei Medical Journal, sv. 45, ne. 5, str. 776–788, 2004. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  34. A. Badaloo, M. Reid, T. Forrester, W. C. Heird i F. Jahoor, "Dodatak cisteina poboljšava brzinu sinteze eritrocitnog glutationa u djece s teškom edematoznom pothranjenošću," American Journal of Clinical Nutrition, sv. 76, ne. 3, str. 646–652, 2002. Pogledajte na: Google Scholar
  35. J. Yin, W. Ren, G. Yang i sur., "Metabolizam l-cisteina i njegove nutritivne implikacije", Molecular Nutrition & amp Food Research, sv. 60, ne. 1, str. 134–146, 2016. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  36. G. Wu, Y.-Z. Fang, S. Yang, J. R. Lupton i N. D. Turner, "Metabolizam glutationa i njegove posljedice po zdravlje", Journal of Nutrition, sv. 134, br. 3, str. 489–492, 2004. Pogledajte na: Google Scholar
  37. E. Agar, Ş. Demir, R. Amanvermez, M. Boşnak, M. Ayyildiz i C. Çelik, "Promjene u peroksidaciji lipida i razinama GSH u malom mozgu štakora izazvane konzumacijom etanola sprečavaju vitamin E," Neuroscience Research Communications, sv. 27, ne. 3, str. 191–197, 2000. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  38. E. Łowicka i J. Bełtowski, "Vodikov sulfid (H2S) - treći plin od interesa za farmakologe", Farmakološka izvješća, sv. 59, ne. 1, str. 4–24, 2007. Pogledajte na: Google Scholar
  39. G. J. McBean, "Put transsulfuracije: izvor cisteina za glutation u astrocitima", Aminokiseline, sv. 42, br. 1, str. 199–205, 2012. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  40. N. Shibuya, S. Koike, M. Tanaka i sur., "Novi put za proizvodnju sumporovodika iz D-cisteina u stanicama sisavaca", Nature Communications, sv. 4, članak 1366, 2013. Pogledajte na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  41. C. Szabó, "Vodikov sulfid i njegov terapijski potencijal", Nature Reviews Drug Discovery, sv. 6, ne. 11, str. 917–935, 2007. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  42. Y. Kimura, Y.-I. Goto i H. Kimura, "Vodikov sulfid povećava proizvodnju glutationa i suzbija oksidacijski stres u mitohondrijima", Antioksidansi i Redox signalizacija, sv. 12, ne. 1, str. 1–13, 2010. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  43. D. Yonezawa, F. Sekiguchi, M. Miyamoto i sur., "Zaštitna uloga sumporovodika protiv oksidativnog stresa u epitelu sluznice želuca štakora", Toksikologija, sv. 241, br. 1-2, str. 11–18, 2007. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  44. M. H. Stipanuk, "Metabolizam aminokiselina sumpora: putevi za proizvodnju i uklanjanje homocisteina i cisteina," Godišnji pregled prehrane, sv. 24, str. 539–577, 2004. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  45. M. Sinha, P. Manna i P. C. Sil, "Taurin, uvjetno esencijalna aminokiselina, poboljšava citotoksičnost izazvanu arsenom u mišjim hepatocitima," Toksikologija in vitro, sv. 21, ne. 8, str. 1419–1428, 2007. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  46. L. Chang, J. Xu, F. Yu, J. Zhao, X. Tang i C. Tang, "Taurin je štitio ozljede mitohondrija miokarda izazvane hiperhomocisteinemijom u štakora," Aminokiseline, sv. 27, ne. 1, str. 37–48, 2004. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  47. M. Palmi, G. Davey, K. F. Tipton i A. Meini, "Taurin, analozi taurina i funkcija i disfunkcija mitohondrija", Napredak u eksperimentalnoj medicini i biologiji, sv. 583, str. 469–479, 2006. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  48. S. Parvez, H. Tabassum, B. D. Banerjee i S. Raisuddin, "Taurin sprječava oksidativno oštećenje mitohondrija izazvano tamoksifenom kod miševa", Klinička farmakologija i toksikologija, sv. 102, br. 4, str. 382–387, 2008. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  49. M.-J. Choi i Y.-J. Jung, "Učinci taurina i vitamina D na aktivnost antioksidativnih enzima i profil lipida u štakora hranjenih deficijentnim kalcijem", u Taurin 10, D.-H. Lee, S. W. Schaffer, E. Park i H. W. Kim, ur., Str. 1081–1092, Springer, Dordrecht, Nizozemska, 2017. Pogledati na: Izdavačko mjesto | Google učenjak

Autorska prava

Autorska prava © 2017. Peng Bin i sur. Ovo je članak s otvorenim pristupom distribuiran pod Licencom za dodjeljivanje autorskih prava Creative Commons, koji dopušta neograničenu upotrebu, distribuciju i reprodukciju na bilo kojem mediju, pod uvjetom da je izvorno djelo pravilno citirano.


Složeni proces proizvodnje metionina

Tvrtke koriste prirodu za proizvodnju aminokiselina za ishranu fermentacijom, ali prisutnost atoma sumpora spriječila je sličan pristup metioninu. Umjesto toga, dobiva se složenom kemijskom sintezom koja uključuje sirovine kojima se teško rukuje, poput metil merkaptana, propilena i cijanovodika. Proizvođač Adisseo nedavno je ponudio pogled iza kulisa kako bi pokazao koja ograničenja im prelaze put u tvornici u Les Roches de Condrieu, južno od Lyona u Francuskoj.

Metionin (Met) definiran je kao esencijalna -amino kiselina, jer ga sisavci ne mogu sintetizirati i mora se unijeti hranom. Budući da je sadržaj metionina u sirovinama biljaka nedovoljan, u stočnu hranu moraju se dodati sintetski komplementi metionina. U prehrani životinja to je druga limitirajuća aminokiselina nakon lizina, a u peradi čak prva. Tamo gdje bakterije mogu proizvesti lizin relativno jednostavnim postupkom fermentacije, metionin se mora kemijski izgraditi od mineralnih i organskih spojeva. Zajedno s cisteinom, metionin je jedna od dvije proteinogene aminokiseline koje sadrže sumpor. Metionin je međuprodukt u biosintezi cisteina, karnitina, taurina, lecitina, fosfatidilkolina i drugih fosfolipida. Neesencijalni L-cistein tijelo može sintetizirati samo iz L-metionina, a kada nedostaje metionina, cistein će također postati esencijalna aminokiselina. Proizvodno mjesto Adissea u Les Rochesu u Francuskoj srce je tvrtke & rsquos Europska proizvodnja metionina i proizvodi sumporne kiseline (sumporna kiselina i ugljikov disulfid) i Metionin MMP (metil merkaptan-propionaldehid, prvi međuprodukt u sintezi metionina). Slika 1 daje shematski pregled proizvodnje metionina i uključenih materijala. Kao što se može vidjeti, osnovni proizvodi potječu iz petrokemijske industrije. Nakon što se MMP uspostavi, transportira se 11 kilometara dugim cjevovodom do proizvodnog pogona u Roussillonu gdje se pretvara u DL-metionin.

Svi trenutni proizvođači metionina imaju sličan proizvodni proces, ali razina uzvodne integracije varira. Adisseo ima sve faze proizvodnje u svojim rukama, ali neki proizvođači, na primjer, MMP kupuju od petrokemijske industrije. Budući da je većina sastojaka opasan proizvod, sigurnost je glavni problem u proizvodnim jedinicama, a Adisseo ima vrlo stroga sigurnosna pravila na proizvodnim mjestima.

Masivna i sigurna logistika
Proces proizvodnje metionina zahtijeva šest glavnih sirovina: sumpor, metanol, amonijak, propilen, sumpornu kiselinu i energiju (plin & ndash CH4). Dugi lanac koraka procesa ograničen je najslabijim korakom. Sirovine i međuproizvodi moraju biti dostupni u količini i na vrijeme, jer tvornica radi 24 sata dnevno svaki dan u godini. To može biti komplicirano jer su kapaciteti skladištenja sirovina ograničeni, što znači da je logistika veliki problem, kao i održavanje postrojenja. Adisseo & rsquos odjel za nabavu osigurao je opskrbu sirovinama kroz partnerstva s glavnim akterima u kemijskoj i naftnoj industriji.

Za sigurnu opskrbu proizvoda uvijek postoje dva prijevozna sredstva. Metanol dolazi brodom, iz velikih tvornica diljem svijeta, do skladišta tvrtke u Marseillesu od 20.000 tona. Konačna opskrba postrojenjima je teglenicama uz rijeku Rhone, a kamionski prijevoz kao rezervna. Sumpor dolazi blok vlakom i kamionima. Propilen se isporučuje cjevovodom iz rafinerije Feyzin i željeznicom. Amonijak i sumporna kiselina se uglavnom isporučuju blokovskim vlakovima s kamionima kao rezervnom.

Problemi s propilenom
Propilen je glavna strateška sirovina za proizvodnju metionina. Adisseo ima 30.000 tona podzemnog skladišta propilena koje se puni cjevovodom. Dva glavna izvora propilena su nusproizvod nastao parenim krekiranjem tekućih sirovina, poput nafte, kao i UNP-a, te otpadnih plinova proizvedenih u jedinicama za tekući katalitički kreking (FCC) u rafinerijama. Primarni izvor propilena je iz krekiranja nafte i druge tekućine poput plinskog ulja i kondenzata za proizvodnju etilena. Promjenom težine pucanja i sirovine, omjer propilen: etilen može varirati od 0,4: 1 do 0,75: 1. Rastući izvor propilena, osobito u SAD-u, dolazi iz rafinerija u kojima razdjelnici dobivaju propilen iz otpadnih plinova koje proizvode FCC-i. Međutim, rafinerijski propilen treba pročistiti za kemijsku i polimernu uporabu. Sada su dostupni novi katalizatori koji povećavaju proizvodnju propilena iz FCC -a.

Budući da potražnja za propilenom raste brže od etilena, u kombinaciji s izgradnjom više krekera od etana (koji ne proizvode propilen), a ne krekera od nafte, za proizvodnju propilena sve se više koriste namjenske tehnologije. Proizvodnja propilena stoga uvelike ovisi o proizvodnji etilena. U njihovoj potrazi za neovisnijom opskrbom energijom korištenje plina iz škriljevca potpuno je promijenilo američko tržište. Američki krekeri & ndash koji su fleksibilniji od europskih & rsquos & ndash iskoristili su priliku za korištenje ove jeftine energije. No plin iz škriljevca ne sadrži C3 koji je potreban za proizvodnju propilena, a proizvodnja krekera & rsquo se pomaknula prema etilenu. Zbog toga se američko tržište bori za propilen, a cijene u SAD -u su 20% više nego u ostatku svijeta. Ovo je vjerojatno strukturna i trajna promjena.

U Europi će proizvodnja ostati ograničena, pa će rad krekera i dalje biti vođen potražnjom za etilenom. Uvoz polietilena (PE) i glikola (MEG) s Bliskog istoka utjecati će na lokalnu proizvodnju. Na operacije rafinerije utjecati će ograničena potražnja za benzinom i niska isplativost. Zapadna Europa trenutno ne planira daljnje povećanje namjenske proizvodnje propilena. Količine uvoza i dalje će biti teško nabaviti, a logistika će biti ključna.

Ovisnost o sumporu
Kao osnovna i bitna sirovina za proizvodnju metionina, sumpor je evoluirao od otpadnog materijala do ključnog statusa sirovine. Sumpor predstavlja treću vrijednost za metionin odmah iza prirodnog plina (br.2) i propilena (br.1). U posljednjih pet godina tržište se dramatično promijenilo, a cijene su 2008. skočile sa 50-60 USD po toni na preko 800 USD po toni. Od tada su cijene pale, ali je tržište i dalje nestabilno i veće nego prije 2008. Budući da je sumpor nusprodukt kemijskih procesa, proizvodnja nije ni potražnja ni cijena. Potražnja za sumporom uglavnom je potaknuta upotrebom gnojiva koja se povećava na svjetskoj razini. Očekuje se da će kratko tržište ostati do 2015. godine, kada neki petrokemijski radovi dolaze u proizvodnju, a ponuda bi se trebala povećati. Sumpor je poseban proizvod, zapaljiva je i nagrizajuća tekućina, s točkom skrućivanja 120SDgrC. To zahtijeva posebnu i posvećenu logistiku. Na tržištu postoje dva oblika sumpora: tekući, koji ima 7% volumskog udjela na svjetskom tržištu, ali 95% europskog tržišta i tržište krutog sumpora (93%). Korištenje svjetskog tržišta iznosi oko 50 milijuna tona godišnje.

Adisseo je najveći potrošač sumpora u Francuskoj, koji se koristi u tvornici Les Roches, gdje se može istovariti samo u tekućem obliku. Isporučuje se u grijanim kolicima za održavanje tekućine. Glavni izvori sumpora za Les Roches su rafinerija Leuna (Njemačka), francuske rafinerije, plinsko polje Lacq (Francuska) i drugi izvori na licu mjesta. Europsko tržište postaje sve čvršće, što je gotovo 100% tekući metionin. Postoji smanjenje i predviđeno zatvaranje plinskog polja Lacq, njemačko plinsko polje BEB opada, a europski rafinerijski kapaciteti imaju višak od 20% što bi trebalo potaknuti & lsquogo sporo & rsquo i neke rafinerije da se zatvore. Međutim, potražnja za sumporom je velika. Francusko tržište bit će najteže pogođeno (samo zatvaranje Lacqa uklanja 300.000 tona), od neto izvoznika do neto uvoznika. Kako bi se suočio s tim prijetnjama na tržištu sumpora, Adisseo razmatra tri mogućnosti: (1) potražiti pristup novim izvorima tekućeg sumpora, (2) uložiti u kapacitete za ponovno topljenje u Les Roches-u i (3) dobiti pristup terminalu sa čvrstim sumporom i kapacitet ponovnog taljenja u luci. Potonja odluka već je donesena i započeo je projekt u luci kako bi se osigurala buduća opskrba sumporom. Pokretanje je planirano sredinom 2012.

Biofermentacija

Industrijski proizveden metionin uglavnom se sastoji od DL-metionina, koji se proizvodi kemijskom sintezom. Kada je potreban L-metionin, osigurava se acetilacijom DL-metionina. Za proizvodnju L-metionina fermentacijom prijavljene su metode korištenja mutantnog soja bakterija rezistentnog na analog L-metionina. Međutim, njihova količina proizvodnje je mala, a čimbenici koji utječu na proizvodnju L-metionina još nisu razjašnjeni. Stoga je L-metionin još uvijek jedna od aminokiselina koju je fermentacijom najteže proizvesti.

Francuski istraživač metabolizma (MetEx) posjeduje patente za poboljšanje soja E. coli za proizvodnju metionina. Francuski proizvođač škroba i stočne hrane Roquette posjeduje patente za ekstrakciju L-metionina iz fermentacijske juhe. Ovaj proces dovodi do 85-95% čistog L-metionina. Roquette je 2009. godine započeo pokuse brojlera koristeći hranu za životinje uključujući MetEx metionin. Ti bi testovi trajali najmanje 18-24 mjeseca pa se rezultati mogu očekivati ​​do kraja ove godine. Japanski proizvođač aditiva za hranu za životinje Ajinomoto 2009. godine također je podnio patente za metodu proizvodnje L-metionina uz upotrebu rekombinantne E coli bakterija. Francuski proizvođač kemikalija Arkema i južnokorejski & rsquos CJ CheilJedang surađuju u izgradnji prvog u svijetu komercijalnog pogona za proizvodnju metionina iz obnovljivih izvora. Postrojenje koje će se graditi u Maleziji imat će kapacitet za proizvodnju 80.000 tona godišnje L-metionina, uglavnom od biljnih sirovina. Očekuje se da će koštati 400 milijuna dolara, podijeliti ih ravnopravno među partnerima, a otvoriti do kraja 2013. Profitabilnost takve biljke ovisit će o cijeni glukoze, koja je glavni medij za rast bakterija. Postoji i koprodukcija jantarne i/ili octene kiseline, što se može vrednovati zasebno. Uzimajući u obzir buduće prinose i cijenu glukoze, čini se da u ovom trenutku niti jedan od dva procesa nema prednost u odnosu na proizvodnju sintetičkog metionina.

Adisseo na prvi pogled
Povijest Adisseo & rsquos seže u 1939. godinu kada je Marcel Lingot počeo prodavati aditive za stočnu hranu pod imenom Alimentation Equilibr & eacutee de Commentry (AEC). 1945. AEC je bila prva tvrtka koja je uspješno sintetizirala metionin. 1971. AEC je preuzela francuska kemijska tvrtka Rh & ocircne-Poulenc. Nakon spajanja Hoechsta i Rh & ocircne-Poulenca 1999. godine, tvrtka je preimenovana u Aventis Animal Nutrition (AAN). U travnju 2002. CVC Capital Partners i uprava AAN -a stekli su 75% AAN -a od Aventisa i osnovali Adisseo Group kao podružnice Drakkar Holdings -a, belgijskog holdinga. Od listopada 2005. Adisseo France posluje kao podružnica China National Bluestar (Group) Corporation.

Adisseo dizajnira, razvija i proizvodi vitamine, enzime i metionin, uključujući prah metionin i analog hidroksi tekućeg metionina. Tvrtka ima regionalne centre u Antonyju (Francuska), Atlanti (GA, SAD), Sao Paolu (Brazil) i Singapuru, kao i proizvodne pogone u Commentryju, Les Rochesu i Roussillonu (Francuska), Burgosu (Španjolska) i Instituta (WV, SAD).


RASPRAVA

The L. meyeri metY gen je kloniran funkcionalnom komplementacijom an E. coli metB mutantni. Međutim, rezultati sugeriraju da cistationin nije posrednički metabolit sinteze metionina u L. meyeri. Podaci su u skladu s enzimskom aktivnošću koju je in vitro pokazao MetY. Zaista, protein MetY može koristiti sulfid za reakciju s O.-acetilhomoserin da se dobije homocistein (Sl. ​ (Sl. 1B, 1 B, korak 4). Za razliku od E coli Protein MetB (Sl. ​ (Sl. 1A, 1 A, korak 2), MetY protein ne koristi cistein kao supstrat, što ukazuje na to da protein MetY nema aktivnost cistationina i#x003b3-sintaze. Jasno je da komplementacija od E. coli metB mutanti od strane L. meyeri metY gena, koliko god bio loš, postao je moguć marginalnom uporabom E coli podloge. Zapravo, dvije podloge koje koristi protein MetY razlikuju se od onih koje se koriste u E coli: derivat homoserina je an O.-acetil derivat, a izvor sumpora nije cistein. Prethodna studija iz našeg laboratorija također je pokazala da L. meyeri metX proizvod, O.-acetilhomoserin transferaza, enzim koji katalizira korak uzvodno od MetY (2), ne prenosi acetilnu skupinu acetil koenzima A u serin, pokazujući svoju isključivu specifičnost za homoserin.

U S. cerevisiae, enzim Met17 (ili Met25) pokazuje oboje O.-acetilserin sulfhidrilaza i O.aktivnosti acetilhomoserin sulfhidrilaze in vitro (32). Nažalost, nije bilo moguće utvrditi je li L. meyeri MetY je imala O.aktivnost acetilserin sulfhidrilaze in vitro budući da je potonja aktivnost također bila prisutna u E coli ekstrakti (vidi rezultate). Sinteza cisteina pomoću MetY je tako eksperimentalno ispitana in vivo funkcionalnom komplementacijom dvojnika E. coli cysK cysM mutant (ova dva gena određuju dva izoenzima s O.-aktivnost acetilserin sulfhidrilaze) (16). Međutim, nije pronađena nikakva nadopuna (podaci nisu prikazani). To bi moglo sugerirati da L. meyeri MetY je doista sličan S. cerevisiae Met17 (ili Met25), za koje je u konačnici utvrđeno da se in vivo ponaša samo kao O.-acetilhomoserin sulfhidrilaza (5), te da je MetY također mogao nastati od istog zajedničkog pretka iz obitelji γ transsulfuracijskih enzima (24).

U ovom je trenutku ključni cilj utvrditi fiziološku ulogu O.-acetilhomoserin sulfhidrilaza aktivnost L. meyeri MetY i predstavlja li to glavni ili alternativni put. Organizacija dva gena metX i sretno u operonu (2) ukazuje na sudjelovanje oba gena u putu metionina. Od nadopune an E. coli metB mutant od strane L. meyeri metY gen je bio učinkovit, radije smo očekivali da ćemo ga izolirati L. meyeri gen koji kodira cistationin γ-sintazu. Međutim L. meyeri umetci iz sedam rekombinantnih kozmida koji mogu nadopuniti oba metA i metB E. coli mutanti su se preklapali, što ukazuje na to da potječu iz iste regije kromosoma. Stoga predlažemo da put transsulfuracije putem cistationina ne postoji u L. meyeri to je u suprotnosti sa stanjem utvrđenim za gljive, koje imaju oba načina rada za biosintezu metionina (transsulfuracija i sulfhidrilacija). Predloženi put biosinteze metionina za L. meyeri je prikazano na slici. ​ Slika.4. 4. S obzirom na metaboličku regulaciju, izvijestili smo da je MetX, prvi enzim L. meyeri put, nije inhibirana povratnom spregom (2). Koncentracija metionina i S-adenosilmetionin koji daje 67 i 75 % inhibiciju O.-acetilhomoserin sulfhidrilaza (MetY) bila je 10 mM. Metionin ili S-adenozilmetionin inhibicija O.-čini se da acetilhomoserin sulfhidrilaza nije fiziološki značajna. Potrebne su daljnje studije kako bi se ispitala regulacija na razini potiskivanja metioninom ili njegovim metabolitima.

Predloženi put za biosintezu metionina u L. meyeri. MetX, O.-acetilhomoserin transferaza MetY, O.-acetilhomoserin sulfhidrilaza.

Bilo je zanimljivo usporediti biosintetski put metionina u patogenoj vrsti Leptospira na to kod saprofita L. meyeri vrsta. Fragment DNA od 525 bp iz Leptospira interrogani serovar icterohaemorrhagiae soj Verdun je amplificiran PCR testom s odgovarajućim oligonukleotidima odabranim unutar sretno (podaci nisu prikazani). Zaključena aminokiselinska sekvencija amplificiranog proizvoda (Sl. ​ (Sl. 3, 3, aminokiseline 110 do 285) bila je 86 % identična s aminokiselinskom sekvencom MetY. Zanimljivo je da je veliko umetanje 40 aminokiselina) karakteristične za protein MetY (Sl. ​ (Sl. 3, 3, aminokiseline 234 do 276) i enzime kvasca nađen je u odgovarajućoj aminokiselinskoj sekvenci ove patogene vrste. Ovi rezultati mogu ukazivati ​​na to da je izravni put sulfhidrilacije za metionin djeluje i na patogenu vrstu Leptospira.


Gledaj video: ORGANSKI SUMPOR NAM TREBA ISTO KAO I VAZDUH,VODA I SO-JAČA MAKSIMALNO KOSTI I KOŽU,EVO GDE GA IMA (Lipanj 2022).


Komentari:

  1. Taregan

    Vrlo korisna misao

  2. Konnor

    Čestitam, tvoja ideja je sjajna

  3. Dustan

    htio bih

  4. Iniss

    Radovati se.



Napišite poruku