Метионин: аминокислота, свойства и значение¶

Метионин (α-амино-γ-метилтиомасляная кислота, сокращённо Met или M) — алифатическая серосодержащая α-аминокислота, одна из 20 протеиногенных аминокислот, входящих в состав белков живых организмов. Для человека и многих животных метионин является незаменимой аминокислотой: он не синтезируется в организме в достаточных количествах и должен поступать с пищей. Метионин играет ключевую роль в биосинтезе белков, метаболизме серы и является предшественником ряда важных соединений, включая S-аденозилметионин — главный донор метильных групп в реакциях метилирования.

¶Химическое строение и свойства

Метионин относится к алифатическим аминокислотам и содержит в боковой цепи тиоэфирную группу (–S–CH₃). Его эмпирическая формула — C₅H₁₁NO₂S, молекулярная масса — около 149,21 г/моль. Боковая цепь метионина неполярна и гидрофобна, что определяет его локализацию преимущественно внутри глобул белков, а не на их поверхности.

Вещество представляет собой белое кристаллическое соединение, хорошо растворимое в воде и хуже — в неполярных растворителях. Как и все аминокислоты, метионин существует в виде двух оптических изомеров — L- и D-форм; в составе природных белков встречается исключительно L-метионин. Изоэлектрическая точка метионина лежит вблизи значения pH 5,74.

Сера в составе боковой цепи придаёт метионину высокую реакционную способность: тиоэфирная связь легко окисляется, образуя метионинсульфоксид и далее метионинсульфон. Именно из-за склонности к окислению метионин часто рассматривают как один из наиболее лабильных остатков в белках.

¶Биологическая роль

Метионин выполняет несколько фундаментальных функций в обмене веществ:

• Инициация трансляции. У эукариот и архей синтез любого белка начинается с метионина, а у бактерий — с формилметионина. Это делает метионин универсальной «стартовой» аминокислотой.
• Донор метильных групп. В форме S-аденозилметионина (SAM) метионин участвует в реакциях трансметилирования — переноса метильной группы на ДНК, белки, липиды и другие молекулы. Эти процессы лежат в основе эпигенетической регуляции.
• Источник серы. Через метионин организм получает серу, необходимую для синтеза цистеина, таурина и глутатиона — важнейшего антиоксиданта.
• Участие в синтезе полиаминов. Метионин служит предшественником спермидина и спермина, регулирующих рост и деление клеток.

Цикл метионина тесно связан с обменом фолиевой кислоты и витамина B₁₂: при недостатке этих витаминов нарушается регенерация метионина из гомоцистеина, что ведёт к накоплению последнего и повышает риск сердечно-сосудистых заболеваний.

¶Метаболизм

Основные пути превращения метионина включают:

1. Активацию до SAM под действием метионин-аденозилтрансферазы.
2. Деметилирование с образованием S-аденозилгомоцистеина и далее гомоцистеина.
3. Реметилирование гомоцистеина обратно в метионин (с участием витамина B₁₂ и фолатов) либо его превращение в цистеин через транссульфурацию.

Нарушения любого из этих этапов приводят к метаболическим расстройствам. Классический пример — гомоцистинурия, наследственное заболевание, вызванное дефицитом фермента цистатионин-β-синтазы.

¶Пищевые источники

Метионин содержится в белках животного и растительного происхождения. Наиболее богаты им:

Растительные белки, как правило, беднее метионином, поэтому в рационах на основе бобовых и злаков он часто оказывается лимитирующей аминокислотой. Это учитывают при составлении кормов для сельскохозяйственных животных и при разработке специализированного питания.

¶Применение

Метионин применяется в нескольких отраслях:

• Медицина и фармакология. L-метионин используется как лекарственное средство при заболеваниях печени, в составе гепатопротекторных препаратов, а также в комплексной терапии депрессивных состояний.
• Пищевая промышленность. Добавляется в кормовые смеси и продукты питания для восполнения дефицита аминокислоты.
• Сельское хозяйство. Кормовой метионин — одна из крупнейших по объёму промышленных аминокислот; его добавляют в рационы птицы и свиней для ускорения роста.
• Косметология. Входит в состав некоторых уходовых средств как антиоксидант и компонент, влияющий на синтез коллагена.

Промышленно метионин получают химическим синтезом, микробиологической ферментацией и выделением из белковых гидролизатов.

¶Суточная потребность и дефицит

Рекомендуемая суточная норма метионина для взрослого человека оценивается примерно в 10–15 мг на килограмм массы тела, что для человека весом 70 кг составляет около 700–1000 мг. Потребность возрастает при беременности, интенсивных физических нагрузках и некоторых заболеваниях.

Недостаток метионина проявляется замедлением роста (у детей), нарушением работы печени, анемией и ослаблением иммунитета. Избыточное поступление также небезопасно: оно может повышать уровень гомоцистеина и создавать дополнительную нагрузку на обмен серы. По этой причине дозировки метионина как пищевой добавки должны контролироваться.

¶Интересные факты

• Метионин был выделен из казеина молока в 1922 году американским биохимиком Джоном Ховардом Мюллером.
• Запах разлагающихся морских водорослей и некоторых продуктов частично обусловлен продуктами распада метионина.
• Кодоны метионина в генетическом коде — AUG (у эукариот он же служит старт-кодоном) и, у бактерий, дополнительно GUG и UUG.