Метионин: аминокислота и её функции¶

Метионин — незаменимая протеиногенная аминокислота, входящая в состав белков всех живых организмов. Играет ключевую роль в обмене веществ: участвует в синтезе белка, служит донором метильных групп в реакциях метилирования и является предшественником ряда биологически активных соединений. Организм человека не синтезирует метионин самостоятельно, поэтому он должен поступать с пищей. Химическая формула — C₅H₁₁NO₂S; в составе белков кодируется кодоном AUG, который одновременно служит стартовым сигналом трансляции.

¶Химическая структура и свойства

Метионин относится к алифатическим серосодержащим аминокислотам. Его боковая цепь включает тиоэфирную группу (–CH₂–CH₂–S–CH₃), благодаря чему молекула обладает выраженной неполярностью и гидрофобностью. Это отличает метионин от другой серосодержащей аминокислоты — цистеина, в боковой цепи которого находится тиоловая группа (–SH).

Метионин существует в двух стереоизомерных формах: L-метионин (природный, входящий в состав белков) и D-метионин (синтетический). В промышленности и медицине применяют преимущественно L-форму или рацемическую смесь.

Аминокислота хорошо растворима в воде, имеет температуру плавления около 280 °C (с разложением). Метионин чувствителен к окислению: под действием кислорода и окислителей тиоэфирная группа превращается в сульфоксид и сульфон, что снижает биологическую ценность белка.

¶Биологическая роль

Метионин выполняет несколько взаимосвязанных функций.

¶Участие в синтезе белка

Как одна из 20 протеиногенных аминокислот, метионин включается в полипептидные цепи в ходе трансляции. Именно с него начинается синтез любого белка: стартовая тРНК несёт метионин, с которого строится вся молекула. Это делает аминокислоту универсальной точкой инициации белкового синтеза.

¶Метилирование и S-аденозилметионин

Метионин — предшественник S-аденозилметионина (SAM), главного донора метильных групп в организме. Реакции метилирования необходимы для синтеза ДНК, РНК, белков, фосфолипидов и нейромедиаторов. SAM участвует в эпигенетической регуляции: метилирование ДНК влияет на активность генов.

¶Цикл метионина и гомоцистеина

Метионин вовлечён в циклический обмен, включающий гомоцистеин и цистеин. Нарушение этого цикла ведёт к повышению уровня гомоцистеина в крови — фактору риска сердечно-сосудистых заболеваний. Для нормального протекания реакций требуются витамины B₆, B₁₂ и фолиевая кислота.

¶Синтез других соединений

Из метионина образуются цистеин, таурин, креатин и некоторые полиамины. Он также участвует в обезвреживании токсичных веществ в печени и в синтезе холина.

¶Источники поступления

Основной источник метионина для человека — пищевые белки животного и растительного происхождения.

Белки животного происхождения содержат больше метионина, чем растительные. Это одна из причин, по которой строгие вегетарианцы и веганы должны тщательно планировать рацион, сочетая бобовые со злаками.

¶Суточная потребность

Рекомендуемая норма потребления метионина для взрослого человека составляет примерно 10–15 мг на килограмм массы тела в сутки, что в среднем равно 0,8–1,1 г. Потребность возрастает при интенсивном росте, беременности, тяжёлых физических нагрузках и некоторых заболеваниях. Точные нормы уточняются в зависимости от возраста и состояния здоровья.

¶Применение

¶Медицина и фармакология

Метионин применяют как лекарственное средство при заболеваниях печени (гепатиты, цирроз), для снижения уровня гомоцистеина и в составе комплексной терапии некоторых отравлений. Препараты выпускают в таблетках и капсулах. Назначение и дозировку определяет врач.

¶Питание и кормопроизводство

В животноводстве и птицеводстве метионин — важнейшая кормовая добавка. Зерновые корма бедны этой аминокислотой, поэтому её вводят дополнительно для ускорения роста и повышения продуктивности. Промышленно производят синтетический метионин, в том числе в виде аналога — гидроксильного аналога метионина (MHA).

¶Пищевая промышленность

Метионин используют как компонент специализированного питания, спортивных добавок и продуктов для лечебного питания. Он также применяется как антиоксидант в некоторых пищевых системах.

¶Дефицит и избыток

Недостаток метионина в рационе приводит к нарушению синтеза белка, замедлению роста у детей, жировой дистрофии печени и снижению иммунитета. У животных дефицит проявляется в потере массы и ухудшении качества шерсти и пера.

Избыточное поступление метионина также небезопасно: в экспериментах на животных высокие дозы вызывали повреждение печени и повышение уровня гомоцистеина. Поэтому бесконтрольный приём добавок не рекомендуется.

¶Интересные факты

• Метионин был выделен в 1922 году из казеина молока; его структуру установили в 1928 году.
• Кодон AUG, кодирующий метионин, одновременно является сигналом начала синтеза белка у подавляющего большинства организмов.
• Запах некоторых продуктов при термической обработке частично связан с превращениями серосодержащих аминокислот, включая метионин.
• Промышленное производство метионина достигает сотен тысяч тонн в год, значительная часть идёт на кормовые нужды.