Параграф 68. 2. Обмен С1 -групп. Значение метионин

Автор текста – Анисимова Елена Сергеевна.
Авторские права защищены. Продавать текст нельзя.
Курсив не зубрить.

Замечания можно присылать по почте:
exam_bch@mail.ru
https://vk.com/bch_5

Параграф 68.2:
Обмен [С1]-групп. Значение метионина.

См. п. 4 и 8, 16 и 17, 69.1, 72.


Содержание параграфа:
68. 2. 1. О п р е д е л е н и е  С1-групп:
68. 2. 2. З н а ч е н и е   о б м е н а
68. 2. 3. У ч а с т н и к и   о б м е н а  [С1]-групп:
68. 2. 4. Реакции обмена С1-групп.

О б м е н   о д н о у г л е р о д н ы х  групп :  [С1].

68. 2. 1. О п р е д е л е н и е :

[С1]-группы – это обозначение одноуглеродных групп,
то есть функциональных групп, в состав которых входит 1 атом С.

Например, формильная группа (Н–С=О), метиленовая группа (-СН2-) и другие.
Далее печатается – С1-группа.

68. 2. 2.  З н а ч е н и е   о б м е н а :

обмен [С1]-групп нужен:
- для синтеза НК,
- полиаминов
- и продуктов метилирования.

Поэтому при нарушении обмена [С1]-групп
снижаются все перечисленные синтезы.

При этом снижение синтеза ДНК
приводит к снижению деления клеток,
это приводит:
- к анемии,
- дерматитам,
- язвам ЖКТ,
- медленному заживлению и т.д.),
а снижение синтеза РНК
приводит к снижению синтеза белка (мышечного, антител, рецепторов и т.д.).

Снижение процессов метилирования
приводит к дефициту продуктов метилирования
и соответствующим нарушениям:
например, дефицит холина приводит к:
- дефициту фосфолипидов (материала для мембран),
- замедлению образования мембран (в том числе миелиновых оболочек и новых клеток),
- нарушению обмена липопротеинов и развитию атеросклероза (п.50) и так далее.

68. 2. 3. У ч а с т н и к и   о б м е н а  [С1]-групп:

Аминокислоты серин, глицин и метионин,
кофермент Н4-фолат (ТГФ), витамин В12.

Серин и метионин – аминокислоты.

Метионин – незаменимая аминокислота,
поэтому нормальность обмена [С1]-групп зависит
от наличия метионина в пище:
для получения метионина нужно употреблять полноценные белки.

Н4-фолат – это фолат с 4-мя атомами Н
(ТетраГидроФолат = ТГФ),
кофермент, активная форма фолата (п.16).

Фолат – это витамин,
поэтому успех обмена зависит от поступления фолата с пищей
(с сырой пищей: зеленые овощи, лук, брокколи и т.д.).

В12 – витамин кобаламин,
для его поступления в организм нужна животная пища
и выработка фактора Касла обкладочными клетками желудка
для усвоения В12 (п.17).

Поэтому дефицит В12 бывает при строгой вегетарианской диете
и при атрофии обкладочных клеток (но не только).
Признаком атрофии обкладочных клеток может быть низкий рН желудка.

68. 2. 4. Реакции обмена С1-групп.

Последовательность веществ,
которые получают и переносят С1-группы:
- ТГФ,
- предшественник нуклеотида или В12 (кобаламин),
- гомоцистеин,
икс (см. далее).

Последовательность веществ, которые отдают С1-группы:
- Серин или глицин,
- метил/кобаламин,
- метионин в составе S.A.M.
Серин нужно получать с пищей в составе белков или синтезировать из глюкозы с участием витамина В6.
1-я реакция обмена С1-групп:

С1-группа переносится
на ТГФ
от серина или глицина. –

В реакцию вступают серин или глицин (отдать группу)
и ТГФ (получить группу).

В результате серин превращается в глицин
(а если вступал глицин – то в NH3 и СО2),
а ТГФ превращается в ТГФ с С1-группой,
который обозначается как С1-ТГФ.

Серин + ТГФ ; глицин + С1-ТГФ
или
глицин + ТГФ ; NH3 + СО2 + С1-ТГФ.

Далее С1-ТГФ может использоваться двумя способами:

1-й способ использования С1-ТГФ:
в качестве источника С1-группы
в синтезе нуклеотидов (п.72)
для синтеза ДНК и РНК
для синтеза белка и деления клеток.

Поэтому нарушение этой функции ведёт
к снижению синтеза белка и деления клеток,
что приводит к дерматитам, анемиям и т.д. (см.п.84 и 35).

Причиной нарушения функции может быть
дефицит фолата, ТГФ (п.16), серина, В12.

При этом ТГФ поставляет разные варианты С1-групп,
которые могут превращаться один в другой с помощью витамина РР в составе коферментов (п.14).

2-й способ использования ТГФ:
реакция с В12.
Но этот способ – только для метильных С1-групп.

С1-группа (-СН3) переносится
на В12
от ТГФ.

В реакцию вступают
С1-ТГФ (отдать группу)
и витамин В12 (кобаламин; взять группу).

В результате образуются
ТГФ без С1-группы
и В12 с метильной группой,
который называется метил-кобаламином
и считается одной из двух коферментных витамина форм В12 (кобаламина).

С1-ТГФ (только метил-ТГФ) + В12 (кобаламин) ;
ТГФ + метил-кобаламин.

После этого ТГФ может снова вступать в первую реакцию с серином или глицином.

Примечание:
если В12 мало, то метильные группы не могут переноситься от ТГФ,
все молекулы ТГФ связаны с метильными группами
и не могут связаться с другими С1-группами.
А так как для синтеза нуклеотидов нужны не только метильные группы,
а разные С1-группы,
то дефицит В12 нарушает синтез нуклеотидов,
что приводит к снижению синтеза ДНК и РНК,
снижению синтеза белка
и к снижению деления клеток,
в том числе при кроветворении,
поэтому при авитаминозе В12 развивается тяжёлая («пернициозная») анемия,
которая лечится только В12 – п.17.

3-я реакция обмена С1-групп:

С1-группа (метил) переносится
на ГОМОЦИСТЕИН
от В12:

в реакцию вступают
метил/кобаламин (отдать группу)
и гомоцистеин (взять группу).

В результате образуются:
кобаламин
и гомоцистеин с метилом,
который является МЕТИОНИНОМ.

Кобаламин может вступать в реакцию с С1-ТГФ,
чтобы снова превратиться в метил/кобаламин,
а метионин может вступать в реакцию № 4.

Метил/кобаламин + гомоцистеин ;
кобаламин + метил-гомоцистеин (МЕТионин)

Гомоцистеин с метилом – это метионин,
метионин без метила – это гомоцистеин.

4-я реакция обмена С1-групп (без переноса С1):

С1-группа пока не переносится,
так как для переноса метила от метионина
нужно присоединить к метионину АДЕНОЗИЛ.

Источником аденозильной группы является АТФ.

В реакцию вступают метионин и АТФ,
в результате от АТФ остаются ФФн и Фн,
а метионин превращается в метионин с аденозиЛом,
присоединённым к атому серы метионина,
который называется S-аденозиЛ/метионином или S.A.M
и считается активной формой метионина.

Превращение метионина в SAM считается активацией метионина.

Но есть и другая активация метионина –
та же, что и у всех белковых аминокислот (п.83): реакция и тРНК.

АТФ + Метионин ;
ФФн + Фн + S-аденозиЛ/метионин (SAM).

Если от SAM отделить метильную группу,
то аденозил окажется соединённым с гомоцистеином
(с тем, чем был метионин до своего образования при присоединении метила),
это соединение (SAM после отдачи метила)
называется S-аденозил/гомоцистеином.

5-я реакция обмена С1-групп:

С1-группа (метил) переносится на ряд веществ от SAM:

в реакцию вступают:
SAM (отдать метил)
и вещество, принимающее метил (акцептор метила).

В результате образуются SAM без метила,
то есть S-аденозил/гомоцистеин,
и исходное вещество, которое получило метил
и называется уже иначе (далее).

Присоединение метильной группы
называется метилированием или
трансметилированием,
поскольку метильная группа присоединяется после ПЕРЕНОСА от SAM.

SAM является основным источником метильных групп
при большинстве процессов и для большинства веществ.

Если не считать, что при образовании самого SAM источником метила является метил/кобаламин,
а при образовании метил/кобаламина – С1-ТГФ).

Кроме SAM, источником метильной группы может быть метил-ТГФ:
при ТТФ из УМФ
(при превращении урацила в составе УМФ в тимин в составе ТТФ).

Примеры веществ, на которые может переноситься метил в этой реакции:
- этаноламин,
- дофамин,
- адреналин,
- серотонин,
- гуанидин/ацетат,
-ксенобиотики,
- ДНК.

В какие вещества превращаются эти вещества
после присоединения к ним метила
(продукты метилирования):

1. Этаноламин, получивший метил, становится ХОЛИНОМ:

веществом, которое нужно:
- для синтеза гормона АЦЕТИЛХОЛИНА (п.63),
- а также для образования мембранных липидов (п.40 и 52, 116)
для деления клеток и образования и обновления миелиновых оболочек.

2. Гуанидин/ацетат, получивший метил, становится КРЕАТИНОМ (П.69.2).

3. Дофамин, получивший метил, становится АДРЕНАЛИНОМ – п.105.

4. Адреналин, получивший метил,
становится МЕТИЛИРОВАННЫМ АДРЕНАЛИНОМ –

это важно для инактивации адреналина
и снижения концентрации адреналина в крови,
избыток которого мог бы привести к развитию болезней сердца и сосудов.

5. Серотонин, получивший метил (и ацетил),
становится МЕЛАТОНИНОМ (п.63).

6. Метилирование ДНК нужно для того,
чтобы «метить» матричные цепи ДНК
и отличать при репликации «помеченные метильными группами» материнские цепи ДНК
от непомеченных дочерних цепей,
которые будут образовываться при репликации
(не путать с метилированием под действием алкиляторов – п.79).
Метки нужны для того, чтобы знать, где матричные правильные цепи,
а где дочерние цепи с неправильными нуклеотидами –
с неправильно спаренными с нуклеотидами матричной цепи.

7. Метилирование ксенобиотиков нужно
для их обезвреживания и выведения – п.118.

SAM + акцептор метила ;
SA-Гц + акцептор метила с метильной группой.

1) SAM + этаноламин ;
SA-Гц + этанол с метильной группой (ХОЛИН).

2) SAM + гуанидин/ацетат ;
SA-Гц + гуанидин/ацетат с метильной группой (креатин).

3) SAM + дофамин ;
SA-Гц + дофамин с метильной группой (адреналин)

4) SAM + адреналин ;
SA-Гц + адреналин с метильной группой (метилированный).

5) SAM + серотонин ;
SA-Гц + серотонин с метильной группой и ацетильной
(= МЕЛАТОНИН) – протекает ещё и реакция ацетилирования.

6) SAM + ДНК ;
SA-Гц + ДНК с метильными группами на матричных цепях.

7) SAM + ксенобиотик ;
SA-Гц + ксенобиотик с метильной группой.

6-я реакция обмена С1-групп:

S-аденозиЛ/гомоцистеин должен превратиться в SAM,
чтобы снова участвовать в процессах (транс)метилирования.

Для этого на гомоцистеин снова нужно перенести метильную группу от метил/кобаламина.

Для этого гомоцистеин нужно отделить от аденозила.

Расщепление связи между гомоцистеином  (его остатком) и аденозилом
происходит путём гидролиза:

S-аденозиЛ/гомоцистеин + НОН ;
АденозиН + Гомоцистеин.

О катаболизме аденозина см. п.71.

Гомоцистеин снова вступает в реакцию с метил/кобаламином,
в результате которой снова превращается
в гомоцистеин с метилом = метионин.

Нужно отметить, что изначально
метионин поступает в организм в составе белков пищи
(или образуется при распаде белков тканей),
а затем после превращения в SAM и отдачи метила он превращается в гомоцистеин.

В организме метионин не образуется.
Пища – единственный исходный источник метионина.

В организме «возобновима» только метильная группа метионина,
но и то – при условии, что в организме есть витамины В12 и фолат.

SAM – не только источник метильных групп в процессах метилирования,
у SAM есть ещё одна функция:

SAM является источником особых групп
при синтезе ПОЛИАМИНОВ из орнитина (п.63).
Полиамины нужны для регуляции синтеза белков в клетках, транскрипции генов – п.82, 85.

Тут нужно добавить таблицу
«Р е а к ц и и   о б м е н а  [С1]-групп.»
Но пока она в отдельном файле.
 
Таким образом, серин – это источник [C1]-групп,

Н4-фолат, В12 и гомоцистеин – это переносчики [С1] групп,

а метионин (в соединении с аденозилом – в виде SAM) –
это источник СН3-групп для метилирования.

При этом В12 «берет» от Н4-фолата только СН3-группу,
а другие разновидности [С1]-групп В12 не берет.

Н4-фолат дает не только СН3-группу для В12
и последующего метилирования,
но и другие [С1] группы – для синтеза пуриновых нуклеотидов.
Это нужно для последующего синтеза из них нуклеиновых кислот (ДНК и РНК).

Хотя В12 не участвует в синтезе пуринов (не дает С1 группы при синтезе пуринов),
В12 нужен для синтеза пуринов и ДНК,
потому что в отсутствие В12 у Н4-фолата нет возможности отдать СН3-группы
и участвовать в переносе других [С1]-групп –
тех, которые нужны при синтезе пуринов.