Трансметилирование и метаболизм одноуглеродных фрагментов

В клетках осуществляются превращения, включающие перенос одноуглеродных групп , таких как -СН₃, -СНОН, -СНО, -СН₂- и т.д. Реакция, в которой переносится метильная группа (-СН₃), называется реакцией метилирования и она происходит с участием метионина . Донором метильной группы служит S-аденозилметионин (SAM) :

Это соединение является активной формой метионина в реакциях метилирования. Его образование и участие в реакции показано на рисунке:

Обмен метионина

В ходе реакции метилирования SAM превращается в S-аденозил-гомоцистеин (SAG). Гомоцистеин может вновь превращаться в метионин, но для этого нужны доноры и переносчики одноуглеродного фрагмента. Все ферменты, катализирующие перенос одноуглеродных групп, нуждаются в коферменте, роль которого выполняет тетрагидрофолат (ТГФ, или Н₄-фолат), образующийся из фолиевой кислоты – важного для человека витамина:

Производные тетрагидрофолиевой кислоты

Тетрагидрофолат способен связывать одноуглеродные группы с атомами азота в положении 5 и 10, образуя разные формы в зависимости от строения одноуглеродных фрагментов.

Донорами одноуглеродных фрагментов могут быть серин и глицин . В реакции превращения серина в глицин или катаболизма глицина до СО₂ и Н₂О группа -СН₂- переносится на ТГФ.

Обмен одноуглеродных фрагментов

Дальнейшие метаболические превращения преобразуют группу -СН₂- в другие группы и определяют пути их использования. Метильная группа необходима для превращения гомоцистеина в метионин, а метиленовые, метениловые и формильные участвуют в биосинтезе всех пуринов и одного из пиримидинов - тимина. Участие ТГФ в синтезе тимина и пуринов объясняет применение сульфаниламидных препаратов как бактериостатических средств . Эти препараты подавляют в клетках микроорганизмов образование фолиевой кислоты, которая не является для прокариот витамином, и может ими синтезироваться. Сульфаниламиды - это структурные аналоги p-аминобензоата (компонента фолиевой кислоты), поэтому действуют как конкурентные ингибиторы синтеза фолата и тем самым, препятствуют росту клеток микроорганизмов.