METHIONINE: CIRI, FUNGSI, MAKANAN, FAEDAH - BIOLOGI - 2025

The methionine (Met, M) diklasifikasikan ke dalam kumpulan asid amino nonpolar atau amino hidrofobik asid. Asid amino ini mengandungi sulfur (S) di rantai sisinya yang dapat bertindak balas dengan atom logam atau dengan kumpulan elektrofilik.

Methionine ditemui oleh John Howard Mueller pada dekad kedua abad ke-20. Mueller mengasingkan metionin dari kasein, protein yang digunakannya untuk menumbuhkan kultur streptokokus hemolitik.

Struktur kimia asid amino Methionine (Sumber: Hbf878 melalui Wikimedia Commons)

Nama "methionine" adalah singkatan dari nama kimia asid amino ini: γ-metilthiol-α-aminobutyric acid, dan diperkenalkan oleh S. Odake pada tahun 1925.

Ia adalah asid amino penting untuk mamalia dan dapat memasuki jalan untuk sintesis sistein, asid amino tidak penting, selagi tubuh memperoleh metionin dari makanan. Tumbuhan dan bakteria mensintesisnya dari homocysteine, turunan cysteine ​​dan homoserine.

Katabolismenya menunjukkan, di satu pihak, penghapusan nitrogen dari strukturnya dan perkumuhannya sebagai urea dan, di sisi lain, transformasi rantai karbonnya menjadi suksinil CoA.

Bersama dengan valine dan threonine, metionin dianggap sebagai asid amino glukogenik, kerana asid amino ini dapat berubah menjadi suksinat dan memasuki kitaran Krebs. Asid amino glukogenik mampu menghasilkan karbohidrat dan, oleh itu, glukosa.

Terdapat banyak makanan yang kaya dengan metionin seperti tuna, daging, putih telur, keju, dan kacang-kacangan.

Metionin sangat penting untuk sintesis banyak protein, memenuhi fungsi penting dalam metabolisme lemak, terutama untuk otot rangka, dan juga berperanan sebagai antioksidan.

Terdapat banyak gangguan yang berkaitan dengan metabolisme metionin dan sulfur yang berkaitan dengan patologi dengan tahap implikasi yang berbeza terhadap kesihatan. Ada yang menyebabkan pengumpulan homosistein, yang disertai dengan trombosis, gangguan sistem saraf pusat (CNS), keterbelakangan sistem mental dan rangka yang teruk.

Yang lain, seperti kekurangan adenosyltransferase, yang merupakan enzim pertama yang bertindak dalam penurunan metionin, mengakibatkan pengumpulan metionin, patologi yang agak jinak yang dikendalikan dengan menyekat makanan yang kaya dengan metionin dalam diet.

ciri-ciri

Metionin adalah asid amino penting yang tidak dihasilkan oleh tubuh manusia atau oleh banyak orang. Ini adalah antioksidan yang sangat baik dan sumber sulfur untuk badan kita.

Keperluan harian metionin untuk bayi adalah 45 mg / hari, pada kanak-kanak adalah 800 mg / hari dan pada orang dewasa antara 350 dan 1,100 mg / hari.

Methionine adalah salah satu sumber sulfur utama dalam badan; sulfur adalah komponen asas beberapa vitamin seperti tiamin atau vitamin B1, dari beberapa hormon seperti glukagon, insulin dan beberapa hormon hipofisis.

Ia terdapat dalam keratin, yang merupakan protein pada kulit, kuku dan rambut, dan juga penting untuk sintesis kolagen dan kreatin. Oleh itu, metionin, yang menjadi sumber sulfur, berkaitan dengan semua fungsi sulfur atau bahan organik yang mengandunginya.

Struktur

Formula kimia metionin ialah HO2CCH (NH2) CH2CH2SCH3 dan formula molekulnya ialah C5H11NO2S. Ia adalah asid amino penting hidrofobik, dikelaskan dalam asid amino apolar.

Ia mempunyai karbon α yang melekat pada kumpulan amino (-NH2), kumpulan karboksil (-COOH), atom hidrogen dan rantai sisi (-R) yang mengandungi sulfur dan terbentuk seperti berikut: -CH2 -CH2-S-CH3.

Semua asid amino, kecuali glisin, boleh wujud sebagai enantiomer dalam bentuk L atau D, sehingga L-metionin dan D-metionin dapat wujud. Walau bagaimanapun, hanya L-metionin yang terdapat dalam struktur protein selular.

Asid amino ini mempunyai pemalar disosiasi pK 1 dari 2.28 dan pK2 dari 9.21, dan titik isoelektrik 5.8.

ciri-ciri

Methionine adalah asid amino penting untuk sintesis banyak protein, di antaranya adalah beberapa hormon, protein konstitusi kulit, rambut dan kuku, dll.

Ia digunakan sebagai penenang semula jadi untuk tidur dan sangat penting untuk keadaan kuku, kulit dan rambut yang baik. Ia mencegah beberapa penyakit hati dan jantung; mencegah pengumpulan lemak di arteri dan penting untuk sintesis sistein dan taurin.

Ia menyokong penggunaan lemak sebagai tenaga dan mengganggu pengangkutan dan penggunaannya, terutama pada otot rangka, sebab itulah sangat penting untuk latihan otot.

Mengurangkan tahap histamin. Ini adalah antioksidan semula jadi, kerana ia membantu mengurangkan radikal bebas. Ia juga mempunyai sifat antidepresan dan kecemasan.

Satu lagi penggunaan metionin sebagai "radiotracer" baru-baru ini untuk kajian pencitraan dalam tomografi pelepasan positron (PET) dalam bidang neuro-onkologi.

Ini juga digunakan secara meluas sebagai radiokontras untuk glioma, baik dalam proses perencanaan pembedahan, dan juga untuk memantau tindak balas terhadap rawatan dan penilaian berulang.

Baru-baru ini, penggunaan metionin telah diuji dengan cekap untuk meningkatkan pertumbuhan tanaman kacang soya.

Biosintesis

Biosintesis metionin dijelaskan dan diterbitkan pada tahun 1931 oleh British George Barger dan pembantunya Frederick Philip Coine.

Bakteria dan tumbuhan dapat mensintesis metionin dan sistein, namun, kebanyakan haiwan memperoleh metionin dari diet dan sistein dari jalur biosintetik yang bermula dari metionin sebagai substrat awal (mereka juga memperoleh sistein dengan makanan yang dimakan dalam diet).

Laluan biosintetik

Tumbuhan dan bakteria menggunakan sistein sebagai sumber sulfur dan homoserin sebagai sumber kerangka karbon untuk sintesis metionin. Homoserin disintesis dari aspartat melalui tiga reaksi enzimatik:

(1) Aspartat diubah menjadi β-aspartil fosfat melalui enzim aspartat kinase, kemudian (2) diubah menjadi aspartik β-semialdehida, yang (3) berkat tindakan homoserine dehydrogenase menghasilkan homoserin.

Langkah pertama dalam sintesis metionin adalah reaksi homoserin dengan suksinil-CoA untuk membentuk homoserin O-suksinil. Dalam tindak balas ini, suksinil-CoA dibelah, melepaskan bahagian CoA dan ikatan suksinat ke homoserin.

Dalam jalur biosintetik, langkah terkawal atau kawalan adalah reaksi enzimatik pertama ini, kerana metionin, yang merupakan produk akhir, akhirnya menghambat enzim homoserin succinyl transferase.

Langkah kedua dalam sintesis adalah reaksi O-suksinil homoserin dengan sistein, yang dikatalisis oleh enzim cystathionine γ-synthetase, dengan penghasilan cystathionine.

Reaksi ketiga dalam jalur ini dikatalisis oleh β-cystathionine, yang membersihkan cystathiotin sehingga sulfur melekat pada rantai sisi empat-karbon yang berasal dari homoserin. Hasil tindak balas ini adalah pembentukan homosistein dan pembebasan 1 piruvat dan 1 ion NH4 +.

Reaksi terakhir dikatalisis oleh homocysteine ​​methyltransferase, yang mempunyai homocysteine ​​sebagai substrat dan bersama-sama dengan koenzim metilcobalamin (berasal dari vitamin B12 (cyanocobalamin)) memindahkan kumpulan metil dari 5-metiltetrahidrofolat ke kumpulan sulfhidril homosistein dan memberikan berasal dari methionine.

Dalam tindak balas ini, tetrahidrofolat tetap bebas.

Kemerosotan

Methionine, isoleucine, dan valine dikatabolisme menjadi succinyl-CoA. Tiga perlima karbon dalam metionin membentuk suksinil-CoA, karbon dalam karboksil membentuk CO2, dan kumpulan metil dalam metionin dikeluarkan seperti itu.

Langkah pertama dalam degradasi metionin melibatkan pemeluwapan L-metionin dengan ATP melalui L-metionin adenosil transferase yang menimbulkan S-adenosil-L-metionin, juga disebut "aktif metionin".

Kumpulan S-metil dipindahkan ke pelbagai akseptor dan dengan demikian S-adenosyl-L-homocysteine ​​terbentuk, yang kehilangan adenosin melalui hidrolisis dan menjadi L-homocysteine. Homocysteine ​​kemudian mengikat serine untuk membentuk cystathionine. Tindak balas ini dikatalisis oleh cystathionine β-synthetase.

Cystathionine menghidrolisis dan menimbulkan L-homoserine dan sistein. Ini adalah bagaimana homosistein menghasilkan homoserin dan serin menghasilkan sistein, jadi reaksi ini biasa berlaku untuk biosintesis sistein dari serin.

Homoserine deaminase kemudian menukar homoserin menjadi α-ketobutyrate, melepaskan NH4. A-ketobutyrate, dengan kehadiran CoA-SH dan NAD +, membentuk propionil-CoA, yang kemudian ditukarkan menjadi metilmalonil-CoA dan ini ditukar menjadi suksinil-CoA.

Dengan cara ini, sebahagian daripada rantai karbon metionin akhirnya membentuk substrat glukoneogenik, suksinil-CoA, yang kemudian dapat disatukan ke dalam sintesis glukosa; oleh sebab inilah metionin dianggap sebagai asid amino glukogenik.

Jalan alternatif untuk degradasi metionin adalah penggunaannya sebagai substrat tenaga.

Nitrogen metionin, seperti semua asid amino, dikeluarkan dari α-karbon dengan transaminasi, dan kumpulan α-amino ini akhirnya dipindahkan ke L-glutamat. Dengan deaminasi oksidatif, nitrogen ini memasuki kitaran urea dan disingkirkan dalam air kencing.

Makanan kaya metionin

Makanan yang kaya dengan metionin termasuk:

- Putih telur.

- Derivatif tenusu seperti keju masak, keju krim dan yogurt.

- Ikan, terutama yang disebut ikan biru seperti tuna atau ikan todak.

- Ketam, udang galah dan udang adalah sumber metionin yang penting.

- Daging babi, daging lembu dan ayam.

- Kacang kenari dan buah kering lain kaya dengan metionin dan merupakan pengganti protein untuk vegetarian dan vegan.

- Biji wijen, labu dan pistachio.

Ia juga terdapat pada kacang hitam dan putih, kacang kedelai, jagung, dan sayur-sayuran hijau seperti daun lobak, bayam, dan chard Swiss. Brokoli, zucchini, dan labu kaya dengan metionin.

Kebaikan pengambilannya

Sebagai asid amino penting, pengambilannya sangat penting untuk memenuhi semua fungsi di mana ia mengambil bahagian. Dengan mempromosikan pengangkutan lemak untuk penggunaan bahan bakar tenaga, metionin melindungi hati dan arteri terhadap pengumpulan lemak.

Pengambilannya bermanfaat untuk perlindungan tubuh daripada keadaan seperti hati berlemak dan aterosklerosis.

Metionin terbukti berkesan untuk menangani beberapa kes myeloneuropati dan anemia makrositik yang disebabkan oleh nitrik oksida yang tidak bertindak balas terhadap rawatan vitamin B12.

Penggunaan S-adenosyl-L-methionine (SAM) berkesan sebagai rawatan semula jadi dan alternatif untuk kemurungan. Ini kerana SAM adalah penderma kumpulan metil yang terlibat dalam sintesis pelbagai neurotransmitter dengan sifat antidepresan di otak.

Tekanan oksidatif terlibat, sekurang-kurangnya sebahagiannya, dalam kerosakan pelbagai organ, termasuk hati, ginjal, dan otak. Penggunaan antioksidan seperti metionin telah didalilkan untuk mencegah dan memperbaiki kerosakan yang disebabkan oleh tekanan oksidatif.

Gangguan kekurangan

Terdapat beberapa patologi yang berkaitan dengan metabolisme metionin, yang berkaitan dengan penyerapan usus, yang mengakibatkan pengumpulan metabolit tertentu atau kekurangan asam amino.

Dalam kes gangguan metabolik metionin, yang paling biasa adalah apa yang disebut homocystinuria, yang merupakan jenis I, II, III dan IV:

Homocystinuria tipe I disebabkan oleh kekurangan cystathionine β-synthetase dan dikaitkan dengan gejala klinikal yang serupa dengan trombosis, osteoporosis, dislokasi lensa, dan kerencatan mental yang kerap.

Homocystinuria jenis II disebabkan oleh kekurangan N5N10-methylenetetrahydrofolate reductase. Homocystinuria jenis III disebabkan oleh penurunan N5-methyltetrahydrofolate-homocysteine ​​transmethylase, kerana kekurangan sintesis metilcobalamin.

Dan akhirnya, homocystinuria jenis IV dikaitkan dengan pengurangan transmilase N5-methyltetrahydrofolate-homocysteine ​​kerana penyerapan cobalamin yang rosak.

Homocystinuria merupakan cacat dalam metabolisme metionin dan kerap berlaku pada 1 dari 160,000 bayi baru lahir. Dalam patologi ini, kira-kira 300 mg homosistin diekskresikan setiap hari bersamaan dengan S-adenosil metionin, yang disertai dengan peningkatan dalam metionin plasma.

Mengurangkan pengambilan methionine dan meningkatkan sistein dalam diet di awal kehidupan mencegah perubahan patologi yang disebabkan oleh penyakit ini dan memungkinkan perkembangan normal.

Sekiranya kekurangan penyerapan metionin, kesan yang paling penting adalah berkaitan dengan kegagalan myelinasi serat saraf sistem saraf pusat (CNS) yang boleh dikaitkan dengan tahap keterbelakangan mental tertentu.

Rujukan

1. Bakhoum, GS, Badr, EA Elm., Sadak, MS, Kabesh, MO, & Amin, GA (2018). Meningkatkan Pertumbuhan, Beberapa Aspek Biokimia dan Hasil Tiga Kultivar Tanaman Kedelai dengan Rawatan Metionin Dalam Keadaan Tanah Berpasir. Jurnal Antarabangsa Penyelidikan Alam Sekitar, 13, 1–9.
2. Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Biokimia (edisi ke-3). San Francisco, California: Pearson.
3. Mischoulon, D., & Fava, M. (2002). Peranan S-adenosyl-L-methionine dalam rawatan kemurungan: Kajian semula bukti. American Journal of Clinical Nutrition, 76 (5), 1158S-1161S.
4. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Biokimia Ilustrasi Harper (edisi ke-28). Perubatan McGraw-Hill.
5. Patra, RC, Swarup, D., & Dwivedi, SK (2001). Kesan antioksidan α tokoferol, asid askorbik dan L-metionin pada tekanan oksidatif yang disebabkan oleh plumbum ke hati, ginjal dan otak pada tikus. Toksikologi, 162 (2), 81–88.
6. Rawn, JD (1998). Biokimia. Burlington, Massachusetts: Penerbit Neil Patterson.
7. Stacy, CB, Di Rocco, A., & Gould, RJ (1992). Methionine dalam rawatan neuropati dan myeloneuropathy yang disebabkan oleh nitrous-oksida. Jurnal Neurologi, 239 (7), 401-403.