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Metionina

La metionina (símbolo Met o M ) [3] ( / m ɪ ˈ θ ə n n / ) [4] es un aminoácido esencial en los seres humanos.

Como precursora de otros aminoácidos no esenciales como la cisteína y la taurina , compuestos versátiles como la SAM-e y el importante antioxidante glutatión , la metionina desempeña un papel fundamental en el metabolismo y la salud de muchas especies, incluidos los humanos. La metionina también participa en la angiogénesis y en varios procesos relacionados con la transcripción del ADN, la expresión epigenética y la regulación genética.

La metionina fue aislada por primera vez en 1921 por John Howard Mueller . [5] Está codificada por el codón AUG. Fue nombrada por Satoru Odake en 1925, como una abreviatura de su descripción estructural ácido 2-amino-4-( metiltio ) butanoico. [6]

Detalles bioquímicos

La metionina (abreviada como Met o M ; codificada por el codón AUG) es un α- aminoácido que se utiliza en la biosíntesis de proteínas . Contiene un grupo carboxilo (que está en la forma desprotonada −COO − en condiciones de pH biológico ), un grupo amino (que está en la forma protonada −NH+
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forma en condiciones de pH biológico) ubicada en posición α con respecto al grupo carboxilo, y una cadena lateral S -metiltioéter , clasificándolo como un aminoácido alifático no polar .

En los genes nucleares de los eucariotas y de las arqueas , la metionina está codificada por el codón de inicio , lo que significa que indica el inicio de la región codificante y es el primer aminoácido producido en un polipéptido naciente durante la traducción del ARNm . [7]

Un aminoácido proteinogénico

La cisteína y la metionina son los dos aminoácidos proteinogénicos que contienen azufre . Excluyendo las pocas excepciones en las que la metionina puede actuar como un sensor redox (por ejemplo, sulfóxido de metionina [8] ), los residuos de metionina no tienen un papel catalítico. [9] Esto contrasta con los residuos de cisteína, donde el grupo tiol tiene un papel catalítico en muchas proteínas. [9] Sin embargo, el tioéter dentro de la metionina tiene un papel estructural menor debido al efecto de estabilidad de las interacciones S/π entre el átomo de azufre de la cadena lateral y los aminoácidos aromáticos en un tercio de todas las estructuras proteicas conocidas. [9] Esta falta de un papel fuerte se refleja en experimentos donde se ve poco efecto en proteínas donde la metionina es reemplazada por norleucina , un aminoácido de cadena lateral de hidrocarburo lineal que carece del tioéter. [10] Se ha conjeturado que la norleucina estaba presente en las primeras versiones del código genético, pero la metionina se introdujo en la versión final del código genético debido al hecho de que se utiliza en el cofactor S -adenosilmetionina (SAM-e). [11] Esta situación no es única y puede haber ocurrido con la ornitina y la arginina . [12]

Codificación

La metionina es uno de los dos únicos aminoácidos codificados por un solo codón (AUG) en el código genético estándar ( el otro es el triptófano , codificado por UGG). Como reflejo del origen evolutivo de su codón, los otros codones AUN codifican isoleucina , que también es un aminoácido hidrófobo. En el genoma mitocondrial de varios organismos, incluidos los metazoos y las levaduras , el codón AUA también codifica la metionina. En el código genético estándar, AUA codifica isoleucina y el ARNt respectivo ( ileX en Escherichia coli ) utiliza la base inusual lisidina (bacterias) o agmatidina (arqueas) para discriminar contra AUG. [13] [14]

El codón AUG de metionina es también el codón de inicio más común. Un codón de "inicio" es un mensaje para un ribosoma que señala el inicio de la traducción de proteínas a partir del ARNm cuando el codón AUG está en una secuencia de consenso de Kozak . Como consecuencia, la metionina a menudo se incorpora en la posición N -terminal de las proteínas en eucariotas y arqueas durante la traducción, aunque puede eliminarse mediante modificación postraduccional . En las bacterias , el derivado N -formilmetionina se utiliza como aminoácido inicial.

Derivados

S-Adenosilmetionina

La S -adenosilmetionina es un cofactor derivado de la metionina.

El derivado de la metionina, la S -adenosilmetionina (SAM-e), es un cofactor que actúa principalmente como donante de metilo . La SAM-e está compuesta por una molécula de adenosilo (a través del carbono 5') unida al azufre de la metionina, lo que la convierte en un catión sulfonio (es decir, tres sustituyentes y carga positiva). El azufre actúa como un ácido de Lewis blando (es decir, donante/electrófilo) que permite que el grupo S -metilo se transfiera a un sistema de oxígeno, nitrógeno o aromático, a menudo con la ayuda de otros cofactores como la cobalamina (vitamina B 12 en humanos). Algunas enzimas utilizan la SAM-e para iniciar una reacción radical; estas se denominan enzimas SAM-e radicales . Como resultado de la transferencia del grupo metilo, se obtiene la S -adenosilhomocisteína. En las bacterias, esto se regenera por metilación o se recupera eliminando la adenina y la homocisteína, dejando que el compuesto dihidroxipentanodiona se convierta espontáneamente en autoinductor-2 , que se excreta como un producto de desecho o señal de quórum.

Biosíntesis

Biosíntesis de metionina

Como aminoácido esencial, la metionina no se sintetiza de novo en humanos y otros animales, que deben ingerir metionina o proteínas que contienen metionina. En plantas y microorganismos, la biosíntesis de metionina pertenece a la familia del aspartato , junto con la treonina y la lisina (a través del diaminopimelato , pero no a través del α-aminoadipato ). La cadena principal se deriva del ácido aspártico , mientras que el azufre puede provenir de cisteína , metanotiol o sulfuro de hidrógeno . [9]

La vía que utiliza cisteína se denomina " vía de transulfuración ", mientras que la vía que utiliza sulfuro de hidrógeno (o metanotiol) se denomina "vía de sulfurilación directa".

La cisteína se produce de manera similar, es decir, se puede fabricar a partir de una serina activada y de homocisteína ("ruta de transsulfuración inversa") o de sulfuro de hidrógeno ("ruta de sulfuración directa"); la serina activada es generalmente O -acetilserina (a través de CysK o CysM en E. coli ), pero en Aeropyrum pernix y algunas otras arqueas se utiliza O -fosfoserina. [15] CysK y CysM son homólogos, pero pertenecen al clado de tipo III del pliegue PLP.

Vía de transsulfuración

Enzimas implicadas en la ruta de transsulfuración de la biosíntesis de metionina de E. coli :

  1. Aspartoquinasa
  2. Aspartato-semialdehído deshidrogenasa
  3. Homoserina deshidrogenasa
  4. Homoserina O -transsuccinilasa
  5. Cistationina-γ-sintasa
  6. Cistationina-β-liasa
  7. Metionina sintasa (en los mamíferos, este paso lo realiza la homocisteína metiltransferasa o betaína—homocisteína S -metiltransferasa ).

Otras vías bioquímicas

Destinos de la metionina

Aunque los mamíferos no pueden sintetizar metionina, aún pueden utilizarla en una variedad de vías bioquímicas:

Catabolismo

La metionina se convierte en S -adenosilmetionina (SAM-e) por (1) la metionina adenosiltransferasa .

SAM-e actúa como donante de metilo en muchas (2) reacciones de metiltransferasa y se convierte en S -adenosilhomocisteína (SAH).

(3) Cisteína adenosilhomocisteína .

Regeneración

La metionina se puede regenerar a partir de la homocisteína a través de la (4) metionina sintasa en una reacción que requiere vitamina B 12 como cofactor .

La homocisteína también puede remetilarse utilizando glicina betaína ( N , N , N -trimetilglicina, TMG) ​​a metionina a través de la enzima betaína-homocisteína metiltransferasa (EC2.1.1.5, BHMT). La BHMT constituye hasta el 1,5% de toda la proteína soluble del hígado, y evidencia reciente sugiere que puede tener una mayor influencia en la homeostasis de la metionina y la homocisteína que la metionina sintasa.

Vía de transulfurilación inversa: conversión a cisteína

La homocisteína se puede convertir en cisteína.

Síntesis de etileno

Este aminoácido también es utilizado por las plantas para la síntesis de etileno . El proceso se conoce como ciclo Yang o ciclo de la metionina.

El ciclo Yang

Enfermedades metabólicas

La degradación de la metionina se ve afectada en las siguientes enfermedades metabólicas :

Síntesis química

La síntesis industrial combina acroleína , metanotiol y cianuro, lo que produce la hidantoína . [16] La metionina racémica también se puede sintetizar a partir de ftalimidomalonato de sodio y dietilo mediante alquilación con cloroetilmetilsulfuro (ClCH 2 CH 2 SCH 3 ) seguida de hidrólisis y descarboxilación. Véase también Metanol. [17]

Nutrición humana

No hay evidencia clínica concluyente sobre la suplementación con metionina. [18] La restricción dietética de metionina puede conducir a trastornos relacionados con los huesos. [18]

La suplementación con metionina puede beneficiar a quienes sufren de intoxicación por cobre . [19]

El consumo excesivo de metionina, el donante del grupo metilo en la metilación del ADN , está relacionado con el crecimiento del cáncer en varios estudios. [20] [21]

Requisitos

En 2002 , la Junta de Alimentos y Nutrición del Instituto de Medicina de los Estados Unidos estableció las cantidades dietéticas recomendadas (RDA) para los aminoácidos esenciales . Para la metionina combinada con cisteína, para adultos de 19 años o más, 19 mg/kg de peso corporal/día. [22]

Esto se traduce en aproximadamente 1,33 gramos por día para una persona de 70 kilogramos.

Fuentes dietéticas

Se pueden encontrar altos niveles de metionina en huevos, carne y pescado; semillas de sésamo, nueces de Brasil y algunas otras semillas de plantas; y granos de cereales . La mayoría de las frutas y verduras contienen muy poca. La mayoría de las legumbres , aunque ricas en proteínas, tienen un bajo contenido de metionina. Las proteínas sin la metionina adecuada no se consideran proteínas completas . [23] Por esa razón, a veces se agrega metionina racémica como ingrediente a los alimentos para mascotas . [24]

Salud

La pérdida de metionina se ha relacionado con el encanecimiento senil del cabello. Su falta conduce a una acumulación de peróxido de hidrógeno en los folículos pilosos , una reducción en la eficacia de la tirosinasa y una pérdida gradual del color del cabello. [25] La metionina aumenta la concentración intracelular de glutatión , promoviendo así la defensa celular mediada por antioxidantes y la regulación redox. También protege a las células contra la pérdida de células nigrales inducida por dopamina al unirse a metabolitos oxidativos. [26]

La metionina es un intermediario en la biosíntesis de cisteína , carnitina , taurina , lecitina , fosfatidilcolina y otros fosfolípidos . La conversión inadecuada de metionina puede provocar aterosclerosis [27] debido a la acumulación de homocisteína .

Otros usos

La DL -metionina se administra a veces como suplemento a los perros; ayuda a reducir las posibilidades de que se formen cálculos renales en los perros. También se sabe que la metionina aumenta la excreción urinaria de quinidina al acidificar la orina. Los antibióticos aminoglucósidos que se utilizan para tratar las infecciones del tracto urinario funcionan mejor en condiciones alcalinas, y la acidificación urinaria por el uso de metionina puede reducir su eficacia. Si un perro sigue una dieta que acidifica la orina, no se debe utilizar metionina. [28]

La metionina está permitida como suplemento en el alimento orgánico para aves de corral según el programa orgánico certificado de EE. UU. [29]

La metionina se puede utilizar como una opción de pesticida no tóxica contra las orugas gigantes de cola de golondrina , que son una plaga grave para los cultivos de naranja. [30]

Véase también

Referencias

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