ヒ素の生化学
ヒ素は安定同位体を持つ天然に存在する元素であるため、地球上の生物は低濃度のヒ素に曝されており、これをバックグランドレベルのヒ素と言うことがある。生体が通常の環境で曝されているバックグランドレベルよりも低い濃度であれば、もしかしたらヒ素も有益な微量元素の1つである可能性があり、その証拠について検討されている。生体内に入ったヒ素は、しばしば有機ヒ素化合物へと代謝されることが知られている。地球上で比較的多く見られる有機ヒ素化合物は、アルセノベタインとアルセノコリン (arsenocholine)であり、両方とも多くの海生生物に見つかる。他に、いくつかのヒ素含有ヌクレオシド(糖誘導体)も知られている。有機ヒ素化合物のうちのいくつかは、メチル化の過程によって生じる。例えば、 Scopulariopsis brevicaulis というカビは無機ヒ素存在下でトリメチルアルシン(英語版)を産生する。アルセノベタインは、魚や海藻などのいくつかの海産物中に見つかり、キノコにも多量存在する。クリーンな環境下で食用キノコ Cyanoboletus pulverulentus が蓄積するヒ素の量は、乾燥重量で 1,300 mg/kg に達し、カコジル酸が主要なヒ素化合物である。
Cyt19/AS3MTのオーソログは細菌からヒトまで存在しており、シアニディオシゾン Cyanidioschyzon merolae のオーソログ ArsM (CmArsM) の3状態の構造(リガンドなし、ヒ素(III)結合状態、SAM結合状態)が解かれている。ヒ素(III)結合部位は、たいていシステイン残基のチオール基を利用している。CmArsM の触媒作用には Cys72、Cys174、Cys224 のチオラートが関与している。反応機構はSN2反応で、SAM の硫黄原子の正電荷がメチル基の炭素から結合電子を引き、炭素はヒ素の孤立電子対と相互作用して As-C 結合を形成し、S-アデノシルホモシステイン (SAH) が残される、というメカニズムが提唱されている。
生成されるモノメチル化ヒ素化合物とジメチル化ヒ素化合物は、どちらも速やかに尿中へと排泄される。一方で、ヒトの肝細胞、皮膚のケラチノサイト、気管支上皮細胞において、モノメチル化ヒ素化合物は無機ヒ素化合物よりも反応性が高く、毒性が高いことが示されている。
実験動物とヒトでの研究によって、無機ヒ素とメチル化代謝物の両方が、胎盤を通過して胎児へ移動することが示されているが、妊娠中はメチル化が上昇しており、それによって成長中の個体は保護されていると考えられている。