Méthionine - Methionine

Méthionine
Structure chimique de la méthionine
Formule topologique de la forme canonique de la méthionine
Méthionine-de-xtal-3D-bs-17.png
L-méthionine-de-xtal-Mercury-3D-sf.png
Noms
Nom IUPAC
Méthionine
Autres noms
Acide 2-amino-4-(méthylthio)butanoïque
Identifiants
Modèle 3D ( JSmol )
Abréviations Rencontré, M
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
Carte d'information de l'ECHA 100.000.393 Modifiez ceci sur Wikidata
Numéro CE
KEGG
CID PubChem
UNII
  • InChI=1S/C5H11NO2S/c1-9-3-2-4(6)5(7)8/h4H,2-3,6H2,1H3,(H,7,8) ChèqueOui
    Clé : FFEARJCKVFRZRR-UHFFFAOYSA-N ChèqueOui
  • InChI=1/C5H11NO2S/c1-9-3-2-4(6)5(7)8/h4H,2-3,6H2,1H3,(H,7,8)
  • SCCC[C@H](N)C(=O)O
  • Zwitterion : CSCC[C@H]([NH3+])C(=O)[O-]
Propriétés
C 5 H 11 N O 2 S
Masse molaire 149,21  g·mol -1
Apparence Poudre cristalline blanche
Densité 1,340 g / cm 3
Point de fusion 281 °C (538 °F; 554 K) se décompose
Soluble
Acidité (p K a ) 2,28 (carboxyle), 9,21 (amino)
Pharmacologie
V03AB26 ( OMS ) QA05BA90 ( OMS ), QG04BA90 ( OMS )
Page de données supplémentaires
Indice de réfraction ( n ),
Constante diélectriquer ), etc.

Données thermodynamiques
Comportement des phases
solide-liquide-gaz
UV , IR , RMN , MS
Sauf indication contraire, les données sont données pour les matériaux dans leur état standard (à 25 °C [77 °F], 100 kPa).
??N vérifier  ( qu'est-ce que c'est   ?) ChèqueOui??N
Références de l'infobox

Methionine (symbole Met ou M ) ( / m ɪ & thetav ə n i n / ) est un acide aminé essentiel chez les humains. En tant que substrat pour d'autres acides aminés tels que la cystéine et la taurine , des composés polyvalents tels que SAM-e et l'important antioxydant glutathion , la méthionine joue un rôle essentiel dans le métabolisme et la santé de nombreuses espèces, y compris les humains. Il est codé par le codon AUG.

La méthionine est également une partie importante de l' angiogenèse , la croissance de nouveaux vaisseaux sanguins. La supplémentation peut être bénéfique pour les personnes souffrant d'empoisonnement au cuivre. La surconsommation de méthionine, le donneur de groupe méthyle dans la méthylation de l'ADN , est liée à la croissance du cancer dans un certain nombre d'études. La méthionine a été isolée pour la première fois en 1921 par John Howard Mueller .

Détails biochimiques

La méthionine (en abrégé Met ou M ; codée par le codon AUG) est un acide -aminé utilisé dans la biosynthèse des protéines . Il contient un groupe α-amino (qui est sous forme protonée -NH 3 + dans des conditions biologiques), un groupe carboxyle (qui est sous forme déprotonée -COO - dans des conditions biologiques), et une chaîne latérale S-méthyl thioéther , le classant comme un apolaire , aliphatique acides aminés.

Dans les gènes nucléaires des eucaryotes et des archées , la méthionine est codée par le codon de départ , ce qui signifie qu'elle indique le début de la région codante et est le premier acide aminé produit dans un polypeptide naissant lors de la traduction de l' ARNm .

Un acide aminé protéinogène

Avec la cystéine , la méthionine est l'un des deux acides aminés protéinogènes contenant du soufre . À l'exception des quelques exceptions où la méthionine peut agir comme un capteur redox (par exemple,), les résidus de méthionine n'ont pas de rôle catalytique. Ceci contraste avec les résidus de cystéine, où le groupe thiol a un rôle catalytique dans de nombreuses protéines. Le thioéther a cependant un rôle structurel mineur en raison de l'effet de stabilité des interactions S/π entre l'atome de soufre de la chaîne latérale et les acides aminés aromatiques dans un tiers de toutes les structures protéiques connues. Ce manque d'un rôle fort est reflété dans les expériences où peu d'effet est observé dans les protéines où la méthionine est remplacée par la norleucine , un acide aminé à chaîne latérale d'hydrocarbure linéaire qui manque de thioéther. Il a été supposé que la norleucine était présente dans les premières versions du code génétique, mais que la méthionine s'est introduite dans la version finale du code génétique en raison du fait qu'elle est utilisée dans le cofacteur S -adénosyl méthionine (SAM-e). Cette situation n'est pas unique et peut s'être produite avec l'ornithine et l'arginine.

Codage

La méthionine est l'un des deux seuls acides aminés codés par un seul codon (AUG) dans le code génétique standard (le tryptophane , codé par UGG, est l'autre). En réflexion sur l'origine évolutive de son codon, les autres codons AUN codent pour l'isoleucine, qui est également un acide aminé hydrophobe. Dans le génome mitochondrial de plusieurs organismes, dont les métazoaires et les levures , le codon AUA code également pour la méthionine. Dans le code génétique standard, l'AUA code pour l'isoleucine et l'ARNt respectif ( ileX dans Escherichia coli ) utilise la base inhabituelle lysidine (bactérie) ou agmatidine (archaea) pour discriminer l'AUG.

Le codon méthionine AUG est également le codon d'initiation le plus courant. Un codon "Start" est un message pour un ribosome qui signale l'initiation de la traduction de la protéine à partir de l'ARNm lorsque le codon AUG est dans une séquence consensus Kozak . En conséquence, la méthionine est souvent incorporée dans la position N-terminale des protéines chez les eucaryotes et les archées pendant la traduction, bien qu'elle puisse être éliminée par modification post-traductionnelle . Chez les bactéries , le dérivé N- formylméthionine est utilisé comme acide aminé initial.

Dérivés

S -adénosyl-méthionine

La S -Adénosyl-méthionine est un cofacteur dérivé de la méthionine.

Le dérivé de la méthionine S- adénosyl méthionine (SAM-e) est un cofacteur qui sert principalement de donneur de méthyle . SAM-e est composé d'une molécule d'adénosyle (via le carbone 5') attachée au soufre de la méthionine, ce qui en fait un cation sulfonium (c'est-à-dire trois substituants et une charge positive). Le soufre agit comme un acide de Lewis doux ( par exemple, donneur / électrophile) qui permet au S le groupe à transférer à un atome d'oxygène, d' azote, ou un système aromatique, souvent avec l'aide d'autres cofacteurs tels que la cobalamine (vitamine B12 chez l' homme ). Certaines enzymes utilisent SAM-e pour initier une réaction radicale ; celles-ci sont appelées enzymes radicales SAM- e. À la suite du transfert du groupe méthyle, la S-adénosyl-homocystéine est obtenue. Chez les bactéries, celle-ci est soit régénérée par méthylation, soit récupérée en éliminant l'adénine et l'homocystéine, laissant le composé dihydroxypentandione se convertir spontanément en autoinducteur-2 , qui est excrété en tant que déchet/signal de quorum.

Biosynthèse

Biosynthèse de la méthionine

En tant qu'acide aminé essentiel, la méthionine n'est pas synthétisée de novo chez l'homme et d'autres animaux, qui doivent ingérer de la méthionine ou des protéines contenant de la méthionine. Chez les plantes et les micro-organismes, la biosynthèse de la méthionine appartient à la famille des aspartates , avec la thréonine et la lysine (via le diaminopimélate , mais pas via l' α-aminoadipate ). Le squelette principal est dérivé de l'acide aspartique , tandis que le soufre peut provenir de la cystéine , du méthanethiol ou du sulfure d'hydrogène .

  • Tout d'abord, l'acide aspartique est converti via l'-aspartyl-sémialdéhyde en homosérine par deux étapes de réduction du groupe carboxyle terminal (l'homosérine a donc un -hydroxyle, d'où l' homo- série). L'aspartate-semialdéhyde intermédiaire est le point de ramification avec la voie de biosynthèse de la lysine, où il est plutôt condensé avec du pyruvate. L'homosérine est le point de ramification avec la voie de la thréonine, où elle est plutôt isomérisée après avoir activé l'hydroxyle terminal avec du phosphate (également utilisé pour la biosynthèse de la méthionine dans les plantes).
  • L'homosérine est ensuite activée avec un groupe phosphate, succinyle ou acétyle sur l'hydroxyle.
    • Chez les plantes et éventuellement chez certaines bactéries, le phosphate est utilisé. Cette étape est partagée avec la biosynthèse de la thréonine.
    • Dans la plupart des organismes, un groupe acétyle est utilisé pour activer l'homosérine. Cela peut être catalysé dans les bactéries par une enzyme codée par metX ou metA (pas d'homologues).
    • Dans les entérobactéries et un nombre limité d'autres organismes, le succinate est utilisé. L'enzyme qui catalyse la réaction est MetA et la spécificité pour l'acétyl-CoA et le succinyl-CoA est dictée par un seul résidu. La base physiologique de la préférence de l'acétyl-CoA ou du succinyl-CoA est inconnue, mais de telles voies alternatives sont présentes dans d'autres voies ( par exemple, la biosynthèse de la lysine et la biosynthèse de l'arginine).
  • Le groupe d'activation hydroxyle est ensuite remplacé par de la cystéine, du méthanethiol ou du sulfure d'hydrogène. Une réaction de substitution est techniquement un γ- élimination suivie d'une variante d'une addition de Michael . Toutes les enzymes impliquées sont des homologues et des membres de la famille d'enzymes dépendantes du PLP du métabolisme Cys/Met , qui est un sous-ensemble du clade de type I à repliement dépendant du PLP. Ils utilisent le cofacteur PLP ( phosphate de pyridoxal ), qui fonctionne en stabilisant les intermédiaires carbanions.
    • S'il réagit avec la cystéine, il produit de la cystathionine , qui est clivée pour donner de l' homocystéine . Les enzymes impliquées sont la cystathionine-γ-synthase (codée par metB dans les bactéries) et la cystathionine-β-lyase ( metC ). La cystathionine est liée différemment dans les deux enzymes permettant aux réactions β ou de se produire.
    • S'il réagit avec le sulfure d'hydrogène libre, il produit de l'homocystéine. Ceci est catalysé par la O- acétylhomosérine aminocarboxypropyltransférase (anciennement connue sous le nom de O- acétylhomosérine (thiol)-lyase. Elle est codée par metY ou metZ dans les bactéries.
    • S'il réagit avec le méthanethiol, il produit directement de la méthionine. Le méthanethiol est un sous-produit de la voie catabolique de certains composés, cette voie est donc plus rare.
  • Si de l'homocystéine est produite, le groupe thiol est méthylé, ce qui donne la méthionine. Deux méthionine synthases sont connues ; l'un est dépendant de la cobalamine (vitamine B 12 ) et l'autre est indépendant.

La voie utilisant la cystéine est appelée « voie de transsulfuration », tandis que la voie utilisant l'hydrogène sulfuré (ou méthanethiol) est appelée « voie de sulfurylation directe ».

La cystéine est produite de manière similaire, c'est-à-dire qu'elle peut être fabriquée à partir d'une sérine activée et soit à partir d'homocystéine ("voie de trans-sulfurylation inverse") soit à partir d'hydrogène sulfuré ("voie de sulfurylation directe") ; la sérine activée est généralement la O -acétyl-sérine (via CysK ou CysM dans E. coli ), mais dans Aeropyrum pernix et d'autres archées, la O- phosphosérine est utilisée. CysK et CysM sont des homologues, mais appartiennent au clade PLP de type III.

Voie de trans-sulfurylation

Enzymes impliquées dans la voie de trans-sulfurylation d' E. coli de la biosynthèse de la méthionine :

  1. Aspartokinase
  2. Aspartate-semialdéhyde déshydrogénase
  3. Homosérine déshydrogénase
  4. Homosérine O-transsuccinylase
  5. Cystathionine-γ-synthase
  6. Cystathionine-β-lyase
  7. Méthionine synthase (chez les mammifères, cette étape est réalisée par l' homocystéine méthyltransférase ou la bétaïne-homocystéine S-méthyltransférase .)

Autres voies biochimiques

Destins de la méthionine

Bien que les mammifères ne puissent pas synthétiser la méthionine, ils peuvent toujours l'utiliser dans diverses voies biochimiques :

Catabolisme

La méthionine est convertie en S-adénosylméthionine (SAM-e) par (1) la méthionine adénosyltransférase .

SAM-e sert de donneur de méthyle dans de nombreuses (2) réactions de méthyltransférase et est converti en S- adénosylhomocystéine (SAH).

(3) Adénosylhomocystéinase cystéine.

Régénération

La méthionine peut être régénérée à partir de l'homocystéine via (4) la méthionine synthase dans une réaction qui nécessite la vitamine B 12 comme cofacteur .

L'homocystéine peut également être reméthylée en utilisant la glycine bétaïne (NNN-triméthyl glycine, TMG) ​​en méthionine via l'enzyme bétaïne-homocystéine méthyltransférase (EC2.1.1.5, BHMT). La BHMT représente jusqu'à 1,5% de toutes les protéines solubles du foie, et des preuves récentes suggèrent qu'elle pourrait avoir une plus grande influence sur l'homéostasie de la méthionine et de l'homocystéine que la méthionine synthase.

Voie de transulfurylation inverse : conversion en cystéine

L'homocystéine peut être convertie en cystéine.

Synthèse d'éthylène

Cet acide aminé est également utilisé par les plantes pour la synthèse d' éthylène . Le processus est connu sous le nom de cycle Yang ou cycle de la méthionine.

Le cycle Yang

Synthèse chimique

La synthèse industrielle combine l' acroléine , le méthanethiol et le cyanure, qui fournissent l' hydantoïne . La méthionine racémique peut également être synthétisée à partir de phtalimidomalonate de diéthyle et de sodium par alkylation avec du sulfure de chloroéthyle et de méthyle (ClCH 2 CH 2 SCH 3 ) suivie d'une hydrolyse et d'une décarboxylation.

Nutrition humaine

Conditions

Le Food and Nutrition Board de l'US Institute of Medicine a fixé les apports nutritionnels recommandés (AJR) pour les acides aminés essentiels en 2002. Pour la méthionine associée à la cystéine, pour les adultes de 19 ans et plus, 19 mg/kg de poids corporel/jour.

Cela se traduit par environ 1,33 gramme par jour pour un individu de 70 kilogrammes.

Sources alimentaires

Sources alimentaires de méthionine
Nourriture g/100g
Oeuf , blanc, séché, poudre, glucose réduit 3.204
Farine de graines de sésame (faible en gras) 1.656
Noix du Brésil 1.124
Fromage , Parmesan, râpé 1.114
graines de chanvre , décortiquées 0,933
Concentré de protéines de soja 0,814
Poulet , poulets de chair ou friteuses, rôtis 0,801
Poisson , thon, léger, en conserve dans l'eau, solides égouttés 0,755
Boeuf , salé, séché 0,749
Bacon 0,593
graines de chia 0,588
Boeuf , haché, 95% viande maigre / 5% matière grasse, cru 0,565
Porc , haché, 96% maigre / 4% gras, cru 0,564
Soja 0,547
Germe de blé 0,456
Egguf , entier, cuit, dur 0,392
Avoine 0,312
Cacahuètes 0,309
Pois chiche 0,253
Maïs , jaune 0,197
Amandes 0,151
Haricots, pinto, cuits 0,117
Lentilles , cuites 0,077
Riz , brun, grain moyen, cuit 0,052

Des niveaux élevés de méthionine peuvent être trouvés dans les œufs, la viande et le poisson; graines de sésame, noix du Brésil et quelques autres graines végétales; et les céréales . La plupart des fruits et légumes en contiennent très peu. La plupart des légumineuses , bien que denses en protéines, sont faibles en méthionine. Les protéines sans méthionine adéquate ne sont pas considérées comme des protéines complètes . Pour cette raison, la méthionine racémique est parfois ajoutée comme ingrédient aux aliments pour animaux de compagnie .

Restriction

Certaines preuves scientifiques indiquent que la restriction de la consommation de méthionine peut augmenter la durée de vie des mouches des fruits.

Une étude de 2005 a montré que la restriction de la méthionine sans restriction énergétique prolonge la durée de vie des souris. Cette extension nécessite une signalisation d'hormone de croissance intacte, car les animaux sans signalisation d'hormone de croissance intacte n'ont pas une augmentation supplémentaire de la durée de vie lorsque la méthionine restreinte. La réponse métabolique à la restriction de la méthionine est également altérée chez les mutants de signalisation de l'hormone de croissance de la souris.

Une étude publiée dans Nature a montré que l'ajout de l'acide aminé essentiel méthionine au régime alimentaire des mouches des fruits sous restriction alimentaire, y compris la restriction des acides aminés essentiels (EAA), a restauré la fertilité sans réduire les durées de vie plus longues qui sont typiques de la restriction alimentaire, conduisant les chercheurs pour déterminer que la méthionine « agit en combinaison avec un ou plusieurs autres AAE pour raccourcir la durée de vie ». La restauration de la méthionine dans le régime alimentaire des souris suivant un régime de restriction alimentaire bloque de nombreux avantages aigus de la restriction alimentaire, un processus qui peut être médié par une production accrue de sulfure d'hydrogène.

Plusieurs études ont montré que la restriction de la méthionine inhibe également les processus pathologiques liés au vieillissement chez la souris et inhibe la cancérogenèse du côlon chez le rat. Chez l'homme, la restriction de la méthionine par la modification du régime alimentaire pourrait être obtenue grâce à un régime à base de plantes.

La restriction de la méthionine alimentaire réduit les niveaux de son catabolite S-adénosylméthionine (SAM-e), ce qui entraîne une perte subséquente de la méthylation des histones . Un processus actif médié par une méthylation spécifique et préservée de H3K9 préserve la mémoire du profil de méthylation d'origine, permettant à l' épigénome d'être restauré lors d'un régime alimentaire lorsque les niveaux de méthionine reviennent.

Une étude de 2009 sur des rats a montré que « la supplémentation en méthionine dans l'alimentation augmente spécifiquement la production de ROS mitochondriaux et les dommages oxydatifs de l' ADN mitochondrial dans les mitochondries du foie de rat, offrant un mécanisme plausible pour son hépatotoxicité ».

Cependant, étant donné que la méthionine est un acide aminé essentiel , elle ne peut pas être entièrement éliminée de l'alimentation des animaux sans que la maladie ou la mort ne se produise au fil du temps. Par exemple, des rats nourris avec un régime sans méthionine ni choline ont développé une stéatohépatite (foie gras) et une anémie , et ont perdu les deux tiers de leur poids corporel en 5 semaines. L'administration de méthionine a amélioré les conséquences pathologiques de la privation de méthionine. L'élimination à court terme de la seule méthionine de l'alimentation peut inverser l'obésité induite par l'alimentation et favoriser la sensibilité à l'insuline chez la souris, et la restriction de la méthionine protège également un modèle murin d'obésité et de diabète spontanés et polygéniques.

Santé

La perte de méthionine a été liée au grisonnement sénile des cheveux. Son absence entraîne une accumulation de peroxyde d'hydrogène dans les follicules pileux, une réduction de l'efficacité de la tyrosinase et une perte progressive de la couleur des cheveux. La méthionine augmente la concentration intracellulaire de GSH, favorisant ainsi la défense cellulaire à médiation antioxydante et la régulation redox. Il protège également les cellules contre la perte de cellules nigrales induite par la dopamine en se liant aux métabolites oxydatifs.

La méthionine est un intermédiaire dans la biosynthèse de la cystéine , de la carnitine , de la taurine , de la lécithine , de la phosphatidylcholine et d'autres phospholipides . Une mauvaise conversion de la méthionine peut conduire à l' athérosclérose en raison de l'accumulation d' homocystéine .

Autres utilisations

La DL- méthionine est parfois administrée en complément aux chiens ; Il aide à réduire les risques de calculs rénaux chez les chiens. La méthionine est également connue pour augmenter l'excrétion urinaire de la quinidine en acidifiant l'urine. Les antibiotiques aminosides utilisés pour traiter les infections des voies urinaires fonctionnent mieux dans des conditions alcalines, et l'acidification urinaire due à l'utilisation de la méthionine peut réduire son efficacité. Si un chien suit un régime qui acidifie l'urine, la méthionine ne doit pas être utilisée.

La méthionine est autorisée en tant que complément aux aliments biologiques pour volaille dans le cadre du programme américain certifié biologique.

La méthionine peut être utilisée comme option pesticide non toxique contre les chenilles machaon géantes , qui sont un ravageur important des cultures d'oranger.

Voir également

Les références

Liens externes