náhľad|400x400bod|Transsulfuračná cesta, konkrétne v smere od homocysteínu k cysteínu (v spodnej časti). Homocysteín sa premieňa na cystationín (5) a potom na cysteín (6). Reakciu 5 katalyzuje cystationín β-syntáza a reakciu 6 cystationín γ-lyáza. Homocysteín vzniká z metionínu reakciami 1, 2 a 3. Transsulfuračná cesta alebo jednoducho transsulfurácia je metabolická dráha, ktorej úlohou je premena cysteínu na homocysteín alebo naopak. V procese vzniká cystationín. Existujú dve transsulfuračné cesty, a to v smere cysteín → homocysteín a v smere homocysteín → cysteín.
Proces
Cysteín → homocysteín Táto dráha je prítomná v niekoľkých druhoch baktérií, napríklad Escherichia coli a Bacillus subtilis. Spočíva v prenose tiolovej skupiny z cysteínu na homocysteín, čo je prekurzor metionínu. Táto zmena prebieha vďaka reakcii cysteínu s aktivovaným homoserínom, čím vzniká cystationín a sukcinát alebo acetát v reakcii katalyzovanej cystationín γ-syntázou (kódovaná génom metB v E. coli a metI s bifunkčnouaktivitou v B. subtilis). Cystationín potom podlieha β-eliminácii homocysteínu a zostáva z neho nestabilná iminokyselina, z ktorej reakciou s vodou vzniká pyruvát a amoniak. Celú túto reakciu katalyzuje cystationín β-lyáza. Homocysteín, ktorý vzniká touto dráhou, potom možno premeniť na metionín metylačnou reakciou, ktorú katalyzuje metionínsyntáza.
Homocysteín → cysteín V niektorých organizmoch, vrátane ľudí, je prítomná opačná dráha, ktorá spočíva v prenose tiolovej skupiny z homocysteínu na cysteín podobným mechanizmom. V Klebsiella pneumoniae je cystationín β-syntáza kódovaná génom mtcB, zatiaľ čo γ-lyáza je kódovaná mtcC. Ľudia sú auxotrofné organizmy, ktoré musia prijímať metionín z potravy, preto sa metionín nazýva esenciálnou aminokyselinou, ale nemusia prijímať cysteín práve vďaka tejto transsulfuračnej dráhe. Existujú však poruchy tejto dráhy, ktoré vznikajú ako mutácie v enzýmoch, ktoré vedú k homocystinúrii (kvôli akumulácii homocysteínu) a iným poruchám.
Úloha pyridoxalfosfátu Všetky štyri transsulfuračné enzýmy (cystationín β-syntáza, cystationín γ-syntáza, cystationín β-lyáza a cystationín γ-lyáza) vyžadujú vitamín B6 v jeho aktívnej forme (pyridoxalfosfát, PLP). Tri z týchto enzýmov (všetky okrem cystationín β-syntázy) sú súčasťou PLP-dependentnej rodiny enzýmov Cys/Met metabolizmu (PLP enzýmy typu I). Existuje päť rôznych štruktúrne príbuzných druhov PLP enzýmov. Do tejto rodiny, ktorá je typu I, patria:
V biosyntéze metionínu: v transsulfuračnej ceste: cystationín γ-syntáza (metB), ktorá spája aktivovaný homoserínový ester (acetyl alebo sukcinyl) s cysteínom za vzniku cystationínu cystationín β-lyáza (metC), ktorá štiepi cystationín na homocysteín a deaminovaný alanín (pyruvát a amoniak) v priamej sulfurylačnej dráhe: O-acetylhomoserínsulfhydryláza (metY), ktorá presúva tiolovú skupinu na aktivovaný homoserín O-sukcinylhomoserínsulfhydryláza (metZ), ktorá presúva tiolovú skupinu na aktivovaný homoserín V biosyntéze cysteínu: v transsulfuračnej ceste: cystationín γ-lyáza (nemá spoločný názov pre gén), ktorá spája aktivovaný serínový ester (acetyl alebo sukcinyl) s homocysteínom za vzniku cystationínu cystationín β-syntáza sem nepatrí, pretože je to PLP enzýmu typu II v priamej sulfurylačnej dráhe: O-acetylserínsulfhydryláza (cysK alebo cysM), ktorá prenáša tiolovú skupinu na aktivovaý serín V rozklade metionínu: metionín γ-lyáza (mdeA), ktorá rozkladá metionín na metántiol a homoalanín
Gény metC, metB a metZ sú si blízko príbuzné a v NCBI patria pod klaster ortológov (COG0626). Podľa aktuálnych znalostí by sa metC mal vždy nachádzať spolu s metB (pretože metB tvorí produkt, ktorý je ďalej premieňaný pôsobením metC), ale existujú organizmy, ktoré majú len metC. To naznačuje buď bifunkčnú úlohu metC, ktorá však nebola dokázaná u žiadneho organizmu, alebo niektoré enzýmy kódované metY dokážu katalyzovať tú istú reakciu ako metB, čo však nebolo poriadne preskúmané. U niektorých organizmov, napr. B. subtilis, zastáva úlohu metB bifunkčný enzým metI.
Priama sulfurácia Priama sulfurylačná dráha na syntézu cysteínu alebo homocysteínu prebieha výmenou acetylovej/sukcinylovej skupiny za sulfid (gény cysK a cysM kódujú cysteínsyntázu a gény metY a metZ kódujú homocysteínsyntázu).
Referencie
Zdroj
Kategória:Metabolizmus síry Kategória:Metabolické dráhy