Metionin- és cisztein-anyagcsere

A két kéntartalmú aminosav, a cisztein és a metionin között az intermedier anyagcserében szoros kapcsolat van. A metioninnak főleg, mint metildonátornak van jelentősége az anyagcserében. A metioninból, ami esszenciális aminosav, cisztein képződik, ilyenkor a kén a metioninról szerinre kerül át. A kéntartamú aminosavak kénkatabolizmusának végterméke szulfát és taurin. A metionin aktív formája az S-adenozilmetionin. A metilcsoport átvitele és a hidrolizis eredménye képen homocisztein keletkezik, ami visszaalakulhat metioninná. A metilcsoportdonor, ilyenkor vagy betain, vagy N⁵-metil-tetrahidrofolsav. Az utóbbi esetben a reakcióban B₁₂-koenzim is közreműködik.

A homocisztein és a szerin kondenzációjából cisztationin keletkezik, melyeket további piridoxálfoszfát-függő enzim, a cisztationin-γ-liáz (korábban cisztationáznak nevezték) bont el.

A metionin anyagcseréje

A metionin ATP-vel reagálva S-adenozilmetioninná alakul, ami sok metilátviteli folyamatban szerepel metildonátorként. A metilcsoport átvitele után S-adenozilhomocisztein marad vissza, amelyet egy hidroláz reverzibilisen adenozinra és homociszteinre bont. A homocisztein N⁵-metil-tetrahidrofolsavval (vagy betainnal) ismét remetilálódhat metioninná, ezzel a ciklus bezárul. A lebontás a homociszteinnél elágazik, ami cisztationin-szintáz határása szerinnel cisztationinná egyesül. A reakció piridoxálfoszfátfüggő. A cisztationint a cisztationin γ-liáz ciszteinre és egy, piridoxálfoszfáthoz kötött köztes termékre (kationnak jelölve) bontja. A kation egy HO^- felvételével homoszerinné, vagy egy H-nek  a C-2-ról a C-4-re áthelyeződésével és hidrolízissel 2-oxobutiráttá alakulásával stabilizálódhat.

Az alábbi enzimdefektusok ismeretesek:

1.      I. típusú homocisztinúria (a cisztationin-szintáz hiánya)

2.      II. típusú homocisztinúria (a transzmetiláció defektusa)

3.      Cisztationúria (a cisztation- γ-liáz erősen csökkent aktivitása a májban és az agyban)

Ad. 1.

E betegségben elsődleges biokémiai defektusként a cisztationin-szintáz aktivitása csökkent, vagy hiányzó aktivitása mutatható ki a májban és az agyban. A kéntartalmú aminosavak anyagcseréjének összes többi enzime normális.

Az enzimdefektus következménye a homocisztin és a metionin mennyiségének emelkedése a vérplazmában, a vizeletben és a szövetekben.

A cisztationin-szintáz enzim kofaktora piridoxál-foszfát. A homocisztinúria egyes eseteiben nagy adagban adott piridoxinnal a plazma metionin- és homociszteinszintjének, a vizelet metabolit-összetételének normalizációja volt elérhető. E megfigyelések arra utalnak, hogy a cistationin szintetáz hiánynak két különböző formája lehet. Az egyikben az apoenzim teljesen hiányzik, ezért rezisztens a B6- vitamin adással szemben, a másik esetben a kofaktor kapcsolódása az apoenzimmel cak extrém magas vitaminkínálat mellett következik be.

Ad. 2.

Ebben az estben a homocystinuria, mint vezető tünet mellett nem áll fenn a cistationin szintetáz enzim defektusa. A homocisteinuria e formájában a homocysteinből történő metionin reszintézis zavara figyelhető meg, azért mert zavart az N⁵-metil-tetrahidrofolsavról a metilcsoport átvitele.

Ennek az adenozilkobalamintól (koenzim B₁₂) függő reakciónak különböző elsődleges defektusait lehetett kimutatni. Ilyen az aktív metilkobalamin és adenozilkobalamin csökkent képződése kobalaminból, vagy a B₁₂ vitamin felszívódásának örökletes vagy szerzett zavara.

A cisztationin-szintáz defektustól elkülönítő jellemvonás a cisztationin mennyiségének növekedése a vizeletben és a szövetekben, valamint a metionin koncentráció csökkenése a vérben.

Ad. 3.

A cisztation-γ-liáz erősen csökkent aktivitása a májban és az agyban a betegség elsődleges defektusa. Az enzim hiányában emelkedik a szövetekben a cisztationin koncentrációja. Az esetek egy részében B₆-vitamin a cisztationin-γ-liáz koenzimének nagy adagjával csökkenteni lehetett a cisztationin kiválasztást és fokozni a szulfátürítést.

Mindhárom homocisztinuriában közös vonás többek között a szellemi fejlődés elmaradottsága.