מתיונין: הגדרה, סינתזה, קליטה, הובלה והפצה

L-מתיונין שייך לחיוני (חיוני) חומצות אמינו ולא ניתן לייצר על ידי האורגניזם האנושי עצמו. בהתאם, יש חשיבות ניכרת לצריכה תזונתית מספקת. מתיונין הוא מקור חשוב של גופרית באנושי דיאטה. יש לזה גופרית אטום קשור באופן אורגני בשרשרת הצדדית בין קבוצות CH2 ו- CH3. הקשר CH3-S-CH2-R נקרא גם thioether, כאשר ה- R מייצג את השאריות האורגניות של מתיונין מולקולה. בנוסף למתיונין, ציסטאין הוא גם אחד מה- גופרית-מֵכִיל חומצות אמינו, שמגיב עם אחר ציסטאין מולקולה ליצירת גשר דיסולפיד - קשר בין שני אטומי גופרית, קשר SS - ליצירת ציסטין. צריכת אלמנט העקבות גופרית מתרחשת בעיקר בצורה של מתיונין המכיל S ו- ציסטאין. מכיוון שקבוצת הצדדי של מתיונין אינה נושאת מטען חיובי ולא שלילי, מתיונין היא חומצת אמינו ניטרלית ולא קוטבית הנדרשת לסינתזה אנדוגנית של חלבונים ומסיבה זו נקרא פרוטאינוגני. בביוסינתזה של חלבון, מתיונין משמש כחומצת אמינו מתחילה במהלך התרגום. ביוסינתזה של חלבון או גֵן הביטוי מתייחס לייצור של חלבון או פוליפפטיד ומורכב מתהליך שעתוק - היווצרות RNA של שליח מ- DNA - ותרגום - סינתזה של חלבון מ- RNA של שליח. התרגום, שמתרחש בציטוזול של תאים, נמצא במורד הזרם של התעתיק וכולל תעתיק של RNA שליח (mRNA) בהשתתפות ריבוזומים ולהעביר RNA מולקולות (tRNA). ה- mRNA עובר מאתר הסינתזה שלו, הגרעין, קשור ל חלבונים דרך הנקבוביות הגרעיניות לתוך הציטוזול של התאים. ה- tRNA מולקולות לספק את חומצות אמינו לביוסינתזה של חלבונים ונקשרים ל- mRNA, בעוד ש- ריבוזומים לקשר את האמינו האישי חומצות יחד כדי ליצור פוליפפטיד על ידי טרנסלוקציה (שינוי מיקום) ב- mRNA. ה ריבוזומים אחראים בסופו של דבר להמרת רצף הבסיס של ה- mRNA לרצף חומצות אמינו ובכך לחלבון. יצירת חלבונים מאמינו אינדיבידואלי חומצות מתחיל תמיד בקודון ההתחלה AUG של ה- mRNA. השלושה בסיסים אדנין-אורציל-גואנין - שלישיית בסיס, קודון - קוד במיוחד למתיונין. לפי זה, ה- tRNA שמתחיל ביוסינתזה של חלבון (היווצרות חדש חלבונים) יש לטעון במתיונין על מנת להיות מסוגל להיקשר עם ה- UAC המשולש הבסיסי לקודון ההתחלה של ה- mRNA בהשפעת ריבוזום. בשלב נוסף, tRNA שני טעון בחומצת אמינו מתחבר לקודון הבא של ה- mRNA, גם בשיתוף פעולה עם הריבוזום. איזה אמינו חומצות מסופקים על ידי ה- tRNA מולקולות תלוי בתפקוד החלבון שיש לסנתז, אותו החלבון אמור לבצע באורגניזם לאחר השלמתו. לאחר מכן, חומצת האמינו של ה- tRNA השני, למשל אלנין, מועבר אנזימטית למתיונין על ידי קישור אלנין ומתיונין על ידי קשר פפטיד - היווצרות של דיפפטיד. על ידי טרנסלוקציה של הריבוזום על ה- mRNA ומסירת חומצות אמינו נוספות בעזרת מולקולות tRNA, הדיפפטיד מורחב לשרשרת פפטיד. שרשרת הפוליפפטיד גדלה עד שמופיע אחד משלושת קודני העצירה של ה- mRNA. מולקולות ה- tRNA הנטענות בחומצות האמיניות כבר לא נקשרות, החלבון המסונתז מנותק וה- mRNA מתנתק מהריבוזום. החלבון המושלם יכול כעת לבצע את תפקידו באורגניזם. בשל חשיבותה כחומצת אמינו מתחילה בתרגום, מתיונין - מייצג את חומצת האמינו הראשונה של N- סופנית - של כל חלבון.

ספיגת מעיים

חלבון תזונתי עשיר במטיונין, כגון ביצה, דגים, כבד, אגוז ברזיל, ושלם תירס חלבון, כבר מתפרק למוצרי מחשוף קטנים יותר, כמו פולי ו אוליגופפטידים בטן על ידי האנזים הניתוק לחלבון פפסין. אתר הפרוטאוליזה הראשי (עיכול חלבונים) הוא מעי דק. שם, הפפטידים באים במגע עם פרוטאזות ספציפיות (חיתוך חלבונים אנזימים), המשחררים את חומצות האמינו הבודדות ש לפצות הפולי-אוליגופפטידים. הפרוטאזות מיוצרות בלבלב ומופרשות ל מעי דק כזימוגנים (קודמים לא פעילים). זמן קצר לפני הגעתו של חלבון תזונתי, הזימוגנים מופעלים על ידי אנטרופפטידיזות, סידן ואנזים העיכול טריפסיןב לומן של מעי דק, פפטידים נבקעים בתוך המולקולה בהשפעת הפרוטאזות chymotrypsin B ו- C, ומשחררים מתיונין בקצה הטרמינל C של שרשרת הפפטיד. מתיונין נמצא כעת בקצה החלבון, מה שהופך אותו לנגיש למחשוף על ידי אבץ-תלוי קרבוקסיפפטידאז א.קרבוקסיפפטידיזות הן פרוטאזות שתוקפות באופן בלעדי קשרים פפטידיים של קצה השרשרת ובכך מפלגות חומצות אמינו מסוימות מקצה הקרבוקסי או האמינו של מולקולות חלבון. בהתאם, הם מכונים קרבוקסי או אמינו-פפטידיזות. מתיונין יכול להיספג כחומצת אמינו חופשית או להיקשר לחומצות אמינו אחרות, בצורה של די-וטריפפטידים. בצורה החופשית והלא מאוגדת, מתיונין נקלט בעיקר באופן פעיל ואלקטרוגני לאנטרוציטים (רירית המעי הדק ב נתרן תחבורה ציבורית. מניע את התהליך הזה הוא סליל נתרן שיפוע המתוחזק על ידי נתרן /אשלגן ATPase. אם מתיונין עדיין חלק מדי- או טריפפטידים, הם מועברים לאנטרוציטים כנגד ריכוז שיפוע בהובלה פרוטונית. תוך תאיים, הפפטידים מתפרקים על ידי אמינו ודיפפטידזים לחומצות אמינו חופשיות, כולל מתיונין. מתיונין עוזב את האנטרוציטים באמצעות מערכות תחבורה שונות לאורך ריכוז שיפוע ומועבר אל כבד דרך הפורטל דם. פְּנִימִי קליטה של מתיונין כמעט הושלם כמעט 100%. עם זאת, ישנם הבדלים במהירותם של קליטה. חומצות אמינו חיוניות, כגון מתיונין, אוצין, isoleucine, ו valine, נספגים הרבה יותר מהר מאשר חומצות אמינו לא חיוניות. הפירוק של חלבונים תזונתיים ואנדוגניים למוצרי מחשוף בעלי משקל מולקולרי נמוך אינו חשוב רק לספיגת פפטיד וחומצות אמינו לאנטרוציטים, אלא משמש גם לפתרון הטבע הזר של מולקולת החלבון ולמניעת תגובות חיסוניות.