Глава 8. Введение в метаболизм Обмен веществ или метаболизм – это совокупность химических реакций в организме, которые обеспечивают его веществами и энергией, необходимыми для жизнедеятельности. Процесс метаболизма, сопровождающийся образованием более простых

Метаболизм фруктозы Значительное количество фруктозы, образующее при расщеплении сахарозы, прежде чем поступить в систему воротной вены, превращается в глюкозу уже в клетках кишечника. Другая часть фруктозы всасывается с помощью белка-переносчика, т.е. путем

Метаболизм галактозы Галактоза образуется в кишечнике в результате гидролиза лактозы.Нарушение метаболизма галактозы проявляется при наследственном заболевании – галактоземии. Оно является следствием врожденного дефекта фермента

Метаболизм лактозы Лактоза, дисахарид содержится только в молоке и состоит из галактозы и глюкозы. Лактоза синтезируется только секреторными клетками желез млекопитающих в период лактации. Она присутствует в молоке в количестве от 2 % до 6 % в зависимости от вида

Глава 22. Метаболизм холестерола. Биохимия атеросклероза Холестерол – стероид, характерный только для животных организмов. Основное место его образования в организме человека – печень, где синтезируется 50% холестерола, в тонком кишечнике его образуется 15–20%, остальное

Глава 25. Метаболизм отдельных аминокислот Метаболизм метионина Метионин – незаменимая аминокислота. Метильная группа метионина – мобильный одноуглеродный фрагмент, используемый для синтеза ряда соединений. Перенос метильной группы метионина на соответствующий

Метаболизм фенилаланина и тирозина Фенилаланин – незаменимая аминокислота, так как в клетках животных не синтезируется ее бензольное кольцо. Метаболизм метионина осуществляется по 2-м путям: включается в белки или превращается в тирозин под действием специфической

; незаменимые аминокислоты
Фармакологическое действие: Восполняющее дефицит аминокислот, метаболическое, гепатопротекторное. Регулирует азотистый баланс. Содержит подвижную метильную группу и участвует в процессах метилирования, обеспечивающих синтез холина, адреналина, креатина и др. биологически важных соединений, обезвреживание токсических продуктов, образование фосфолипидов. Тормозит отложение в печени нейтрального жира, оказывает липотропный эффект (удаление из печени избытка жира). Модулирует эффект гормонов и витаминов (В12, аскорбиновой и фолиевой кислот).
Метионин (сокращенно Met или M) – альфа-аминокислота с химической формулой HO2CCH (NH2) CH2CH2SCH3. Эта незаменимая аминокислота классифицируется как неполярная. Она кодируется кодоном инициации AUG, который указывает на кодирующую область мРНК, где начинается трансляция в белок.

Функция

Регенерация метионина

Метионин может быть регенерирован из гомоцистеина с помощью (4) метионин синтазы в реакции, для осуществления которой необходим витамин В12 в качестве кофактора. Гомоцистеин может быть также реметилизирован с использованием глицинбетаина (NNN-триметилглицина, ТМГ) в метионин через фермент бетаин-гомоцистеин-метилтрансферазы (EC2.1.1.5, BHMT). BHMT составляет до 1,5% от общего растворимого белка печени, и недавние данные свидетельствуют о том, что она может иметь большее влияние на гомеостаз метионина и гомоцистеина, чем метионин синтаза.

Преобразование в цистеин

Гомоцистеин может быть преобразован в цистеин.

(5) цистатионин-бета-синтаза (PLP-зависимый фермент) объединяет гомоцистеин и серин, производя цистатионин. Вместо того, чтобы разрушать цистатионин через цистатионин-бета-лиазу, как на пути биосинтеза, цистатионин разбивается на цистеин и альфа-кетобутират через (6) цистатионин-гамма-лиазу. (7) фермент дегидрогеназы альфа-кетокислоты преобразует альфа-кетобутират в пропионил-КоА, который метаболизируется в сукцинил-КоА.

Синтез метионина

Рацемический метионин может быть синтезирован из диэтилового фталимидомалоната натрия при помощи алкилирования с хлорэтилметилсульфидом (ClCH2CH2SCH3) и дальнейшего гидролиза и декарбоксилирования.

Метионин в продуктах питания

Большое количество метионина можно найти в яйцах, семенах кунжута, бразильских орехах, рыбе, мясе и некоторых других семенах растений; а также в зернах. Большинство фруктов и овощей содержат очень небольшие количества метионина, как и большинство бобовых. Рацемический метионин иногда добавляют в качестве ингредиента для кормов.

Ограничения потребления метионина

Существуют научные доказательства того, что ограничение потребления метионина может увеличить продолжительность жизни некоторых животных. Исследование 2005 года показало, что ограничение в потреблении метионина без ограничения калорий вызывало увеличение продолжительности жизни мышей. Исследование, опубликованное Nature показало, что добавление в рацион дрозофил больших количеств незаменимой аминокислоты метионина при диетических ограничениях прочих незаменимых аминокислот (EAAs) восстанавливало плодовитость без снижения продолжительности жизни, характерной для диетических ограничений. Однако в сочетании с одним или несколькими другими EAAs метионин действует, сокращая продолжительность жизни. Другие исследования показали, что ограничения метионина также препятствуют процессам развития болезней, связанным со старением, у мышей и ингибируют канцерогенез толстой кишки у крыс. Исследование 2009 года на крысах показало, что «добавление метионина в рацион увеличивает производство митохондриального АФК и митохондриальных окислительных повреждений ДНК в митохондриях печени крыс, что говорит о возможной гепатотоксичности вещества». Однако метионин является незаменимой аминокислотой, и ее нельзя полностью удалять из рациона животных, не находящихся в зоне риска заболевания или смерти. Например, у крыс, в диете которых отсутствует метионин, часто наблюдается развитие стеатогепатита (жировой дистрофии печени), анемии и потери двух третей массы тела в течение 5 недель. Применение метионина уменьшает патологические последствия такой диеты.

Кормовой метионин

DL-метионин иногда дается в качестве добавки для питания собак, за счет снижения рН мочи вещество помогает снизить вред, наносимый мочой собак газонам и цветам. Допускается добавление метионина в органические корма для птиц в США.

В последние годы фармацевтические компании предлагают употреблять дополнительные доноры метильных групп (бетаин, холин, метионин и др.) с целью задержать старение человека . Имеет ли это смысл?

Доноры метильных групп и старение человека

Один из читателей блога Алексей, задался вопросом о целесообразности употребления дополнительных источников доноров метильных групп для продления жизни и торможения процессов старения. Эта статья написана для того, чтобы пролить свет на этот вопрос. Для тех, кому лень читать статью скажу сразу — употреблять дополнительные источники доноры метильных групп не стоит. Для более пытливых расскажу почему, выложу научные доводы и ссылки на исследования. Итак, читаем дальше.

Что такое метилирование?

Для начала давайте разберёмся в двух словах, что же такое метилирование, не особо углубляясь в науку. Метилирование – это химический процесс присоединения к ДНК метильной группы (см. рисунок выше). В ДНК человека есть регионы, которые гипер метилированы, а есть наоборот. Эти регионы как кнопочки. Если их гипо метилировать, то они включаются, если гипер метилировать, то они выключаются.

Гиперметилирование или гипометилирование, как бы, выключают и включают активность определённых генов. Активность гена каспазы 3 CASP3 вызывает смертельную болезнь Альцгеймера, в то время как активность другого гена рецептора интерлейкина IL1R2 наоборот защищает от болезней сердца.

Метилирование — это очень сложный процесс. Очень важен баланс. Если не глушить транспозоны — они вызовут мутацию и рак. С другой стороны, гиперметилирование может отключить «стражи» генома и тоже вызвать рак. Также метилирование выключает теломеразу, которая отвечает за длину теломеров. Так что подход предлагающий грубо увеличить в питании доноры метильных групп — это путь в одну сторону — выключаем активность всех генов подряд, не разбираясь полезно ли это или нет. Проблема не в донорах метильных групп, а в регуляции ферментов метилаз.

• http://en.wikipedia.org/wiki/Methylation#Cancer

Конечно, можно и управлять активностью таких генов извне, но для этого нужно тщательно проанализировать геном конкретного человека, а не слепо употреблять дополнительные доноры метильных групп , что может наоборот запускать опасное заболевание!!!

Как показывают научные исследования — метилирование ДНК играет важную роль в поддержании длины теломеров, а длина теломеров влияет на продолжительность жизни.

• http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16565708

Так, например, длина теломеров лейкоцитов человека связана с уровнем метилирования ДНК, а длина теломеров лейкоцитов человека положительно коррелирует с продолжительностью жизни.

• http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24828261

Метилирование определяет возникновение или исчезновение многих раковых опухолей, а также используется для лечения рака.

• http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11932355
• http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19375218
• http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25682873

С возрастом процессы метилирования становятся нестабильными. И те гены, которые были заблокированы в молодости, могут активизироваться в старости и наоборот. Пока мы молоды, в нашем организме работают белки защитники, которые не дают опухолям развиваться. По мере старения гены, кодирующие такие белки, «выключаются», а организм остается незащищённым и не может противостоять раку.

Нужны ли доноры метильных групп в таблетках?

Доноры метильных групп и старение человека

Для того чтобы метилирование было возможно необходимы доноры метильных групп . Многие фармацевтические компании спекулирует на этом, продавая биологически активные добавки. Но давайте разберёмся, что же такое доноры метильных групп .

Основным таким донором в наших клетках выступает кофермент S-аденозилметионин. Для его синтеза наш организм использует метилсульфонилметан, бетаин, метионин и холин.

Для процесса синтеза этого кофермента важно присутствие витаминов В12 и В6, а также фолиевой кислоты.

Как показывают исследования, основные источники доноров метильных групп мы получаем из пищи. Это метионин и холин . При их дефиците наступает преждевременное старение и рак:

• www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/7879734

А дефицит холина, кстати, повышает уровень гомоцистеина. Повышенный уровень гомоцистеина — это одна из причин заболеваний сердца и сосудов, а также старения человека .

• www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19155587

Может показаться, что давайте просто загрузим в свой организм доноры метильных групп про запас. Мало ли чего. И исследования показывают, что употребление добавок доноров метильных групп у мышей имеет позитивные последствия.

• http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4099513/
• http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25704122

Но последние данные свидетельствуют о том, что высокий уровень потребления доноров метильных групп также может иметь пагубное воздействие и даже увеличивать уровень смертности :

• http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25841986
• http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25121505

Метионина и холина достаточно много в нашем рационе питания. Более того. И метионин, и фолиевая кислота, и холин могут взаимозаменять друг друга как доноры метильных групп . Поэтому получить полный их совместный дефицит не так просто

• http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12163687

И ещё факт — фолиевая кислота повышает уровень бетаина. А сегодня модно специально употреблять бетаин в таблетках. А фолиевая кислота есть в нашем рационе питания

• www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15941890

Роль витаминов В12 и В6 в метилировании

Метионин отдаёт метильную группу и превращается в гомоцистеин. Витамин В 12 участвует в обратном синтезе гомоцистеина в метионин. А витамин В6 участвует в превращении гомоцистеина в цистеин. В противном случае (при дефиците этих витаминов в организме) гомоцистеин выбрасывается в кровь, вызывая заболевания сердечно-сосудистой системы, а также нарушаются процессы метилирования.

Существуют доказательства чёткой связи между витаминами В12, В6 и метилированием ДНК. Наш организм сам решает, что нужно метилировать, а что нужно недометилировать. Поэтому лучшее, что мы можем сделать в домашних условиях без анализа своего генома — это обеспечить наш организм достаточным количеством витаминов В12 и В6.

• www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12964806

Выводы:

1. Употребление дополнительных источников доноров метильных групп может спровоцировать опасные заболевания и повысить уровень смертности. Нет никаких доказательств о положительном влиянии дополнительного употребления этих веществ.
2. Лучшее, что мы можем сделать для оптимизации процессов метилирования в домашних условиях без анализа своего генома — это обеспечить наш организм достаточным количеством витаминов В12 и В6

Еженедельно в мире появляются значимые открытия в вопросах старения и продления жизни. Чтобы ничего не пропустить и всегда быть в курсе самых эффективных способов сохранить здоровье и продлить жизнь, предлагаем Вам подписаться на рассылку новых статей блога.

Метионин – незаменимая аминокислота, то есть не синтезируется в организме человека. Поэтому метионин должен постоянно поступать в организм вместе с пищей. Метионин входит в состав белка, который является одним из главных «строительных материалов» человеческого организма. Эта аминокислота не только входит в состав белков, но также является основой множества жизненно необходимых веществ.

Какие же соединения даёт метионин?

• Метионин в организме переходит в аминокислоту цистеин, которая является предшественником вещества глутатиона. Это очень важно при отравлениях, когда требуется большое количество глутатиона для обезвреживания токсинов и защиты печени.
• Метионин служит в организме источником химических групп и элементов при биосинтезе гормона адреналина, медиатора холина, необходимого для передачи нервного импульса, и др., а также является источником серы при биосинтезе цистеина.
• Определённые соединения метионина (метил-метионин-сульфоний – в фармакологии известен как «метиосульфония хлорид», или «витамин U») обладают выраженным цитопротективным действием на слизистую желудка и двенадцатиперстной кишки, то есть способствуют заживлению язвенных и эрозивных поражений слизистой желудка и двенадцатиперстной кишки.
• Метионин необходим человеческому организму при дефиците витамина В12. Нарушение образования цистеина из метионина – это одна из причин неврологических нарушений при дефиците витамина В12. Возникает дефицит активного метионина, нарушается синтез холина и содержащих холин фосфолипидов – лецитина и сфингомиелина, которые являются компонентами нервной ткани. Поражение нервной системы при дефиците витамина В12 обусловлено, во всяком случае отчасти, нарушением синтеза этих соединений из-за недостатка метионина.

Какова роль метионина в метаболизме?

Особая роль этой аминокислоты в обмене веществ связана с тем, что она содержит подвижную метильную группу (-СНз), которая может передаваться на другие соединения. Способностью метионина отдавать метильную группу обусловлен его липотропный эффект (удаление из печени избытка жира).
Отдавая подвижную метильную группу, метионин способствует синтезу холина, с недостаточным образованием которого связаны нарушение синтеза фосфолипидов из жиров и отложение в печени нейтрального жира. Липотропным свойством обладает также белок казеин (и содержащий его творог), который имеет в составе значительное количество метионина.
Метионин участвует в синтезе адреналина, креатина и других биологически важных соединений; активирует действие гормонов, витаминов (В 12 , аскорбиновой и фолиевой кислот), ферментов. Как известно, основными регуляторами метаболизма в человеческом организме являются ферменты, что доказывает важность метионина, входящего в их состав.
Если нарушается метаболизм, то организм человека «теряет равновесие», что неотвратимо приводит кразного рода расстройствам и заболеваниям.

Путем метилирования (отдачи -CH3-группы) метионин обезвреживает токсичные продукты. Применяют метионин для лечения и предупреждения заболеваний и токсических поражений печени (цирроз, поражения мышьяковистыми препаратами, хлороформом, бензолом и другими веществами), а также при хроническом алкоголизме, сахарном диабете и др. Эффект более выражен при жировой инфильтрации клеток печени. При вирусном гепатите применять метионин не рекомендуется.
Метионин назначают для лечения дистрофии, возникающей в результате белковой недостаточности у детей и взрослых после дизентерии и других хронических инфекционных заболеваний.

Метионин способствует снижению содержания холестерина в крови, уменьшению отложения жира в печени и улучшению функции печени, может оказывать умеренное антидепрессивное действие (по-видимому, за счёт влияния на биосинтез адреналина).

Также нельзя забывать, что метионин лежит в основе образования вещества креатина, необходимого для тех, кто желает увеличить мышечную массу, а также держать своё тело в отличной форме!

Метионин требуется при следующих состояниях и заболеваниях:

• Синдром хронической усталости
• Болезнь Альцгеймера
• Рассеянный склероз
• Ревматоидный артрит
• Желчекаменная болезнь
• Гепатиты
• Предменструальный синдром
• Фиброзно-кистозная мастопатия
• Алкоголизм
• Ожирение
• Фибромиалгия
• Болезнь Паркинсона
• Атеросклероз
• Диабет
• Остеоартрит
• Цирроз
• Раннее старение кожи
• Ухудшение состояния волос
• Ломкость и расслоение ногтей

Как можно заметить, список нарушений при дефиците метионина огромен. Это доказывает его крайнюю необходимость для человеческого организма. Метионин также применяют в комплексной терапии токсикоза беременности.Он также необходим для синтеза нуклеиновых кислот, коллагена и многих других белков. Его полезно потреблять женщинам, принимающим оральные гормональные контрацептивы.

Есть мнение…

Традиционно метионин относят к антиоксидантам и факторам, предотвращающим старение. Существует мнение, что ограничение потребления метионина приводит к увеличению продолжительности жизни. По этому поводу было много споров, но в конечном итоге многими учёными и специалистами было доказано, что это мнение неверно. Напротив, метионин играет роль своеобразного «стабилизатора жизни», спасая организм от многих перечисленных ранее заболеваний.

Нельзя забывать, что метионин – важная аминокислота, которая необходима организму для обеспечения протекания множества процессов. Надо помнить, что эта аминокислота незаменимая и должна постоянно поступать в организм с пищей.

Метаболизм метионина зависит от различных регуляторных систем, в том числе и от действия гормонов. Он является фактором, который определяет сопротивляемость стрессу, а в конечном итоге здоровье и продолжительность жизни.

Способ применения и дозы

Назначают внутрь 3 – 4 раза в день. Разовая доза для взрослых 0,5 – 1,5 г, для детей до 1 года – 0,1 г, до 2 лет – 0,2 г, от 3 до 4 лет – 0,25 г, от 5 до 6 лет – 0,3 г, от 7 лет и старше – по 0,5 г. Принимают за полчаса до еды. Курс лечения продолжается 10 – 30 дней. Препарат можно назначать также курсами по 10 дней с 10-дневными перерывами. При рвоте метионин отменяют.

Основные натуральные источники

Больше всего встречается в говяжьем и курином мясе, в говяжей печени и треске, достаточно много содержится в твороге, куриных яйцах; крупах (по убыванию) рисовой, пшенной, овсяной, гречневой, перловой, пшеничной, манной; в горохе, макаронах и уже меньше в молоке/кефире и хлебе. Также присутствует в бананах, бобах, фасоли, чечевице и сое.

Вернемся снова к метионину, с которого в нормальных условиях начинается построение белка. Мы уже говорили, что комплекс метионин — тРНК, при посредстве которого метионин помещается в первое положение, не обязательно должен содержать формильную группу. Очевидно, при сравнительно высокой концентрации магния сама формильная группа не играет существенной роли в нужном размещении аминокислоты. Здесь гораздо важнее характер самой тРНК: инициатором синтеза может служить только формилируемая разновидность тРНК, причем для своего действия она даже не нуждается в формильной группе. Благодаря каким же свойствам эта тРНК способна играть роль инициатора синтеза?

Разумно предположить, что рассматриваемая нами разновидность тРНК имеет какую-то особую конфигурацию, благодаря которой она соответствует какому-то вполне определенному участку рибосомы. Надо сказать, что по имеющимся данным рибосома имеет два участка для прикрепления тРНК.

Один из них — это участок для связывания аминоацил — тРНК («аминоацильный» центр); здесь располагается тРНК, только что доставившая аминокислоту. Другой участок на рибосоме — участок для связывания пептидил — тРНК («пептидильный» центр); здесь удерживается тРНК в момент образования пептидной связи между аминокислотой, соответствующей этой РНК, и ее ближайшим соседом в пептидной цепи (смотрите рисунок ниже).

Синтез белка идет на внутриклеточных частицах — рибосомах,
которые движутся вдоль «шифрованного текста» — информационной РНК,
считывая генетическую информацию

Очевидно, рибосома имеет два центра, предназначенных для связывания молекул транспортных РНК: пептидильный центр и аминоацильный центр. По-видимому, структура тPHK F специально приспособлена для попадания в пептидильный центр, с чего и начинается синтез белковой цепи (на рисунке это структурное соответствие символизируется выемкой в прямоугольнике, обозначающем TPHK F). Другие тРНК, возможно, приобретают конфигурацию, необходимую для связывания с пептидильным центром, уже после того, как попадут на аминоацильный центр. Первый этап (вверху) состоит в том, что кодов: АУГ, расположенный в начале цепи (5´-фосфатный конец) информационной РНК, образует пару с антикодоном УАЦ. Предполагается, что он присутствует в тPHKF, доставляющей к месту синтеза формилметионин, с которого и начинается белковая цепь. Второй кодон АУГ образует пару с антикодоном УАЦ на тРНК м, доставляющей к месту синтеза молекулу обычного метионина. На втором этапе (внизу) молекула TPHK f покидает место синтеза, и пептидильный центр занимает тРНКм, которая удерживает теперь растущую пептидную цепь. На аминоацильный центр попадает валиновая тРНК.

Тогда вполне правдоподобно выглядит предположение, согласно которому конфигурация формилируемой тРНК, связывающей метионин, специально приспособлена для соединения с пептидильным центром, благодаря чему обеспечивается объединение первых двух аминокислот.

В пользу этой гипотезы говорят результаты экспериментов с антибиотиком пуромицином, выполненные в нашей лаборатории М. Бретчером и одним из авторов настоящей статьи (К. Маркером), а также Ф. Ледером и его сотрудниками.

«Молекулы и клетки», под ред. акад. Г.М.Франка