METHIONINE: KENMERKEN, FUNCTIES, VOEDINGSMIDDELEN, VOORDELEN - BIOLOGIE - 2025

De methionine (Met, M) wordt ingedeeld in de groep van niet-polaire aminozuren of hydrofoob aminozuur. Dit aminozuur bevat zwavel (S) in zijn zijketen dat kan reageren met metaalatomen of met elektrofiele groepen.

Methionine werd ontdekt door John Howard Mueller in het tweede decennium van de 20e eeuw. Mueller isoleerde methionine uit caseïne, een eiwit dat hij gebruikte om hemolytische streptokokkenculturen te kweken.

Chemische structuur van het aminozuur Methionine (Bron: Hbf878 via Wikimedia Commons)

De naam "methionine" is een afkorting van de chemische naam van dit aminozuur: γ-methylthiol-α-aminoboterzuur, en werd geïntroduceerd door S. Odake in 1925.

Het is een essentieel aminozuur voor zoogdieren en kan de weg binnengaan voor de synthese van cysteïne, een niet-essentieel aminozuur, zolang het lichaam methionine uit de voeding haalt. Planten en bacteriën synthetiseren het uit homocysteïne, een derivaat van cysteïne en homoserine.

Het katabolisme ervan impliceert enerzijds de eliminatie van stikstof uit zijn structuur en zijn uitscheiding als ureum en anderzijds de omzetting van zijn koolstofketen in succinyl-CoA.

Samen met valine en threonine wordt methionine beschouwd als een glucogeen aminozuur, omdat deze aminozuren kunnen worden omgezet in succinaat en de Krebs-cyclus kunnen binnengaan. De glucogene aminozuren zijn in staat om koolhydraten en dus glucose te produceren.

Er zijn veel voedingsmiddelen die rijk zijn aan methionine, zoals tonijn, vlees, eiwitten, kazen en noten.

Methionine is essentieel voor de synthese van veel eiwitten, het vervult belangrijke functies in de vetstofwisseling, voornamelijk voor skeletspieren, en het werkt ook als antioxidant.

Er zijn talrijke aandoeningen die verband houden met het metabolisme van methionine en zwavel, die verband houden met pathologieën met verschillende gradaties van gevolgen voor de gezondheid. Sommige induceren homocysteïne-accumulatie, wat gepaard gaat met trombose, stoornissen van het centrale zenuwstelsel (CZS), ernstige mentale en skeletale achterstand.

Andere, zoals het ontbreken van adenosyltransferase, het eerste enzym dat werkt bij de afbraak van methionine, resulteert in de accumulatie van methionine, een relatief goedaardige pathologie die onder controle wordt gehouden door het beperken van voedsel dat rijk is aan methionine in de voeding.

kenmerken

Methionine is een essentieel aminozuur dat niet door het menselijk lichaam of door velen wordt aangemaakt. Dit is een uitstekende antioxidant en een bron van zwavel voor ons lichaam.

De dagelijkse behoefte aan methionine voor zuigelingen is 45 mg / dag, voor kinderen 800 mg / dag en voor volwassenen tussen 350 en 1.100 mg / dag.

Methionine is een van de belangrijkste bronnen van zwavel in het lichaam; zwavel is een fundamenteel bestanddeel van sommige vitamines zoals thiamine of vitamine B1, van sommige hormonen zoals glucagon, insuline en sommige hypofysehormonen.

Het zit in keratine, een eiwit in de huid, nagels en haar, en is ook belangrijk voor de synthese van collageen en creatine. Daarom is methionine, de bron van zwavel, gerelateerd aan alle functies van zwavel of de organische stoffen die het bevatten.

Structuur

De chemische formule van methionine is HO2CCH (NH2) CH2CH2SCH3 en de molecuulformule is C5H11NO2S. Het is een hydrofoob essentieel aminozuur, ingedeeld in de apolaire aminozuren.

Het heeft een α-koolstofatoom gebonden aan een aminogroep (-NH2), een carboxylgroep (-COOH), een waterstofatoom en een zijketen (-R) die zwavel bevat en die als volgt is samengesteld: -CH2 -CH2-S-CH3.

Alle aminozuren, met uitzondering van glycine, kunnen als enantiomeren in L- of D-vorm voorkomen, dus L-methionine en D-methionine kunnen bestaan. Alleen L-methionine wordt echter aangetroffen in de structuur van cellulaire eiwitten.

Dit aminozuur heeft dissociatieconstanten pK 1 van 2,28 en pK2 van 9,21, en een isoelektrisch punt van 5,8.

Kenmerken

Methionine is een essentieel aminozuur voor de synthese van veel eiwitten, waaronder enkele hormonen, de constitutieve eiwitten van huid, haar en nagels, enz.

Het wordt gebruikt als een natuurlijk ontspannend middel om te slapen en is erg belangrijk voor de goede conditie van nagels, huid en haar. Het voorkomt bepaalde lever- en hartaandoeningen; voorkomt de ophoping van vetten in de slagaders en is essentieel voor de synthese van cysteïne en taurine.

Het bevordert het gebruik van vetten als energie en grijpt in bij het transport en het gebruik ervan, vooral in skeletspieren, daarom is het erg belangrijk voor spiertraining.

Verlaagt het histaminegehalte. Het is een natuurlijke antioxidant, omdat het helpt bij het verminderen van vrije radicalen. Het heeft ook antidepressieve en anxiolytische eigenschappen.

Een ander recent gebruik van methionine als "radiotracer" voor de beeldvormingsstudie in positronemissietomografie (PET) op het gebied van neuro-oncologie.

Het wordt ook veel gebruikt als radiocontrast voor gliomen, zowel bij het planningsproces van chirurgische extracties als voor het volgen van de respons op de behandeling en de evaluatie van recidieven.

Onlangs is het gebruik van methionine efficiënt getest om de groei van sojabonenplanten te verbeteren.

Biosynthese

Methioninebiosynthese werd in 1931 beschreven en gepubliceerd door de Brit George Barger en zijn assistent Frederick Philip Coine.

Bacteriën en planten kunnen methionine en cysteïne synthetiseren, maar de meeste dieren halen methionine uit de voeding en cysteïne uit een biosyntheseroute die begint met methionine als het oorspronkelijke substraat (ze verkrijgen ook cysteïne met het voedsel dat wordt geconsumeerd). in het dieet).

Biosynthetische route

Planten en bacteriën gebruiken cysteïne als bron van zwavel en homoserine als bron van het koolstofskelet voor de synthese van methionine. Homoserine wordt gesynthetiseerd uit aspartaat via drie enzymatische reacties:

(1) Aspartaat wordt omgezet in β-aspartylfosfaat door middel van een aspartaatkinase-enzym, vervolgens (2) wordt het omgezet in asparaginezuur β-semialdehyde, dat (3) dankzij de werking van homoserinedehydrogenase homoserine genereert.

De eerste stap in de synthese van methionine is de reactie van homoserine met succinyl-CoA om O-succinylhomoserine te vormen. Bij deze reactie wordt het succinyl-CoA gesplitst, waardoor het CoA-deel vrijkomt en het succinaat zich aan homoserine bindt.

In de biosynthetische route is de gereguleerde of controlestap deze eerste enzymatische reactie, aangezien methionine, dat het eindproduct is, uiteindelijk het homoserinesuccinyltransferase-enzym remt.

De tweede stap in de synthese is de reactie van O-succinylhomoserine met cysteïne, dat wordt gekatalyseerd door het enzym cystathionine γ-synthetase, met de vorming van cystathionine.

De derde reactie in deze route wordt gekatalyseerd door β-cystathionine, dat cystathiotine opruimt zodat zwavel wordt gehecht aan een zijketen met vier koolstofatomen die is afgeleid van homoserine. Het resultaat van deze reactie is de vorming van homocysteïne en het vrijkomen van 1 pyruvaat en 1 NH4 + ion.

De laatste reactie wordt gekatalyseerd door homocysteïne methyltransferase, dat homocysteïne als substraat heeft en samen met het co-enzym methylcobalamine (afgeleid van vitamine B12 (cyanocobalamine)) een methylgroep overbrengt van 5-methyltetrahydrofolaat naar de sulfhydrylgroep van homocysteïne en geeft oorsprong aan methionine.

Bij deze reactie blijft een tetrahydrofolaat vrij.

Degradatie

Methionine, isoleucine en valine worden gekataboliseerd tot succinyl-CoA. Drie vijfde van de koolstofatomen in methionine vormen succinyl-CoA, de koolstofatomen in carboxylen vormen CO2 en de methylgroep in methionine wordt als zodanig verwijderd.

De eerste stap in de afbraak van methionine betreft de condensatie van L-methionine met ATP door middel van L-methionine-adenosyltransferase waardoor S-adenosyl-L-methionine ontstaat, ook wel "actieve methionine" genoemd.

De S-methylgroep wordt overgebracht naar verschillende acceptoren en zo wordt S-adenosyl-L-homocysteïne gevormd, dat door hydrolyse een adenosine verliest en L-homocysteïne wordt. Homocysteïne bindt zich vervolgens aan serine om cystathionine te vormen. Deze reactie wordt gekatalyseerd door cystathionine β-synthetase.

Cystathionine hydrolyseert en geeft aanleiding tot L-homoserine en cysteïne. Dit is hoe homocysteïne homoserine voortbrengt en serine cysteïne genereert, dus deze reactie is gebruikelijk voor de biosynthese van cysteïne uit serine.

Homoserinedeaminase zet homoserine vervolgens om in α-ketobutyraat, waarbij een NH4 vrijkomt. Α-ketobutyraat vormt in aanwezigheid van CoA-SH en NAD + propionyl-CoA, dat vervolgens wordt omgezet in methylmalonyl-CoA en dit wordt omgezet in succinyl-CoA.

Op deze manier vormt een deel van de methioninekoolstofketen uiteindelijk een gluconeogeen substraat, succinyl-CoA, dat vervolgens kan worden geïntegreerd in de synthese van glucose; om deze reden wordt methionine als een glucogeen aminozuur beschouwd.

Een alternatieve route voor de afbraak van methionine is het gebruik ervan als energiesubstraat.

De stikstof van methionine, zoals die van alle aminozuren, wordt verwijderd uit de α-koolstof door transaminatie, en deze α-aminogroep wordt uiteindelijk overgebracht naar L-glutamaat. Door oxidatieve deaminering komt deze stikstof in de ureumcyclus terecht en wordt via de urine uitgescheiden.

Methioninerijk voedsel

Voedingsmiddelen die rijk zijn aan methionine zijn onder meer:

- Het eiwit.

- Zuivelproducten zoals gerijpte kaas, roomkaas en yoghurt.

- Vis, vooral de zogenaamde blauwe vis zoals tonijn of zwaardvis.

- Krab, kreeft en garnalen zijn belangrijke bronnen van methionine.

- Varkensvlees, rundvlees en kippenvlees.

- Walnoten en ander gedroogd fruit zijn rijk aan methionine en vertegenwoordigen eiwitvervangers voor vegetariërs en veganisten.

- Sesamzaadjes, pompoen en pistache.

Het wordt ook aangetroffen in zwarte en witte bonen, sojabonen, maïs en groene bladgroenten zoals raapstelen, spinazie en snijbiet. Broccoli, courgette en pompoen zijn rijk aan methionine.

Voordelen van de inname

Omdat het een essentieel aminozuur is, is de inname ervan essentieel om alle functies waaraan het deelneemt te vervullen. Door het transport van vetten voor energieverbruik te bevorderen, beschermt methionine de lever en de bloedvaten tegen de ophoping van vet.

De inname ervan is gunstig voor de bescherming van het lichaam tegen aandoeningen zoals leververvetting en atherosclerose.

Van methionine is aangetoond dat het efficiënt is voor de behandeling van enkele ernstige gevallen van door stikstofmonoxide geïnduceerde myeloneuropathieën en macrocytische anemieën die niet reageren op een behandeling met vitamine B12.

Het gebruik van S-adenosyl-L-methionine (SAM) is effectief als natuurlijke en alternatieve behandeling voor depressie. Dit komt door het feit dat SAM een methylgroepdonor is die betrokken is bij de synthese van verschillende neurotransmitters met antidepressieve eigenschappen in de hersenen.

Oxidatieve stress is, althans gedeeltelijk, betrokken bij de schade aan verschillende organen, waaronder de lever, de nieren en de hersenen. Het gebruik van antioxidanten zoals methionine is verondersteld om de schade veroorzaakt door oxidatieve stress te voorkomen en te corrigeren.

Deficiëntiestoornissen

Er zijn enkele pathologieën die verband houden met het metabolisme van methionine, die te maken hebben met de absorptie in de darmen, wat resulteert in de accumulatie van bepaalde metabolieten of een duidelijk tekort aan het aminozuur.

In het geval van methionine-stofwisselingsstoornissen zijn de meest voorkomende de zogenaamde homocystinurie, dit zijn typen I, II, III en IV:

Type I homocystinurie is het gevolg van cystathionine β-synthetasedeficiëntie en gaat gepaard met klinische symptomen die lijken op trombose, osteoporose, lensdislocatie en vaak mentale retardatie.

Type II homocystinurie wordt veroorzaakt door een tekort aan N5N10-methyleentetrahydrofolaatreductase. Type III homocystinurie is te wijten aan een afname van N5-methyltetrahydrofolaat-homocysteïne transmethylase, als gevolg van een tekort aan methylcobalaminesynthese.

En tot slot wordt homocystinurie van type IV geassocieerd met een vermindering van N5-methyltetrahydrofolaat-homocysteïne transmethylase als gevolg van een gebrekkige absorptie van cobalamine.

Homocystinurie zijn erfelijke defecten in het methioninemetabolisme en komen vaak voor bij 1 op de 160.000 pasgeborenen. Bij deze pathologie wordt dagelijks ongeveer 300 mg homocystine uitgescheiden, samen met S-adenosylmethionine, wat gepaard gaat met een toename van plasmamethionine.

Het verminderen van de opname van methionine en het verhogen van cysteïne in de voeding op jonge leeftijd voorkomt de pathologische veranderingen die door deze ziekten worden veroorzaakt en maakt een normale ontwikkeling mogelijk.

In het geval van een methionine malabsorptiedeficiëntie zijn de belangrijkste effecten gerelateerd aan storingen in de myelinisatie van de zenuwvezels van het centrale zenuwstelsel (CZS) die gepaard kunnen gaan met een zekere mate van mentale retardatie.

Referenties

1. Bakhoum, GS, Badr, EA Elm., Sadak, MS, Kabesh, MO, & Amin, GA (2018). Verbetering van de groei, enkele biochemische aspecten en de opbrengst van drie cultivars van sojaplanten door methioninebehandeling onder zandgrond. International Journal of Environmental Research, 13, 1-9.
2. Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Biochemie (3e ed.). San Francisco, Californië: Pearson.
3. Mischoulon, D., en Fava, M. (2002). De rol van S-adenosyl-L-methionine bij de behandeling van depressie: een overzicht van het bewijsmateriaal. American Journal of Clinical Nutrition, 76 (5), 1158S-1161S.
4. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harper's Illustrated Biochemistry (28e ed.). McGraw-Hill Medical.
5. Patra, RC, Swarup, D., en Dwivedi, SK (2001). Antioxiderende effecten van α-tocoferol, ascorbinezuur en L-methionine op door lood geïnduceerde oxidatieve stress voor de lever, nieren en hersenen bij ratten. Toxicology, 162 (2), 81-88.
6. Rawn, JD (1998). Biochemie. Burlington, Massachusetts: uitgevers Neil Patterson.
7. Stacy, CB, Di Rocco, A., & Gould, RJ (1992). Methionine bij de behandeling van door distikstofoxide geïnduceerde neuropathie en myeloneuropathie. Journal of Neurology, 239 (7), 401-403.