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
----------

1. 1 2   *Význam a možnosti stanovenia vitamínu B12, vitamínu B6 a kyseliny listovej pri poruche metabolizmu homocysteínu | Unilabs* [online]. www.unilabs.sk, [cit. 2022-07-31]. Dostupné online.
2. ↑  KRAJČOVIČOVÁ-KUDLÁČKOVÁ, M. *NUTRIČNÉ DETERMINANTY HOMOCYSTEINÉMIE* [online]. www.prolekare.cz, [cit. 2022-07-31]. Dostupné online. (po česky)
3. ↑   *Je konzumácia mäsa škodlivá? Sírovodík, sulfát a mikrobióm.* [online]. jaroslavlachky.sk, [cit. 2022-07-31]. Dostupné online.
4. ↑  Weekley, C. M. and Harris, H. H.. Which form is that? The importance of selenium speciation and metabolism in the prevention and treatment of disease. *Chem. Soc. Rev.*, 2013, s. 8870–8894. DOI: 10.1039/c3cs60272a. PMID 24030774.
5. ↑   The enzymes of the transsulfuration pathways: Active-site characterizations. *Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Proteins and Proteomics*, 2011, s. 1511–7. DOI: 10.1016/j.bbapap.2011.03.006. PMID 21435402.
6. ↑   The metIC operon involved in methionine biosynthesis in Bacillus subtilis is controlled by transcription antitermination. *Microbiology*, 2002, s. 507–518. DOI: 10.1099/00221287-148-2-507. PMID 11832514.
7. ↑   Crystal Structure of the Pyridoxal-5′-phosphate Dependent Cystathionine β-lyase fromEscherichia coliat 1.83 Å. *Journal of Molecular Biology*, 1996, s. 202–224. DOI: 10.1006/jmbi.1996.0508. PMID 8831789.
8. ↑   Two Transsulfurylation Pathways in Klebsiella pneumoniae. *Journal of Bacteriology*, 2006, s. 5762–5774. DOI: 10.1128/JB.00347-06. PMID 16885444.
9. 1 2 3   Bacterial methionine biosynthesis. *Microbiology*, 2014, s. 1571–84. DOI: 10.1099/mic.0.077826-0. PMID 24939187.
10. ↑  ELIOT, Andrew C.; KIRSCH, Jack F.. Pyridoxal Phosphate Enzymes: Mechanistic, Structural, and Evolutionary Considerations. *Annual Review of Biochemistry*, 2004-06, roč. 73, čís. 1, s. 383–415. Dostupné online [cit. 2022-07-31]. ISSN 0066-4154. DOI: 10.1146/annurev.biochem.73.011303.074021. (po anglicky)
11. ↑   *COG0626 - NCBI* [online]. www.ncbi.nlm.nih.gov, [cit. 2022-07-31]. Dostupné online.
12. ↑   Structure and Mechanism of O-Acetylserine Sulfhydrylase. *Journal of Biological Chemistry*, 2004, s. 26803–26806. DOI: 10.1074/jbc.R400001200. PMID 15073190.
13. ↑   Corynebacterium glutamicum utilizes both transsulfuration and direct sulfhydrylation pathways for methionine biosynthesis. *Journal of Bacteriology*, 2002, s. 1277–1286. DOI: 10.1128/JB.184.5.1277-1286.2002. PMID 11844756.

Zdroj
-----


|  |  |
| --- | --- |
| Portal | Chemický portál |

*Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Transsulfuration pathway na anglickej Wikipédii.*