Transsulfuračná cesta

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 

Metabolizmus síry
Metabolické dráhy