Transsulfuračná cesta

[náhľad|400x400bod|Transsulfuračná cesta, konkrétne v smere od [Homocysteín|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 B<sub>6</sub> 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