Реакция катализируется метионинсинтазой. Промежуточным переносчиком метальной группы в этой реакции служит метил-Н4-фолат - производное витамина В9. Таким образом, коферменты витаминов В12 и В9 тесно взаимодействуют в транспорте одноуглеродных радикалов. Поскольку гомоцистеин отсутствует в пище, данная реакция представляет собой “путь спасения” метионина.

Обмен одноуглеродных фрагментов

Для синтеза ряда соединений используются одноуглеродные фрагменты, такие как метальная группа (-СН3), метиленовая группа (-СН2-), метенильная группа (-СН=) и формильная группа (-СОН). Роль промежуточного переносчика этих групп играет Н4- фолат.

Н4-фолат образуется из фолиевой кислоты (фолата) при участии фолатредуктазы в печени. Коферментом фолатредуктазы является НАДФН-Н⁺.

Взаимопревращения производных тетрагидрофолата тесно связаны с обменом серина и глицина.

Превращение серина в глицин под действием серин-оксиметилтрансферазы происходит с участием Н4-фолата:

10. Обмен фенилаланина и тирозина

Фенилаланин - незаменимая аминокислота, т.к. в клетках животных не синтезируется бензольное кольцо.

Распад глицина также происходит с участием Н4-фолата:

Метиленовая группа в молекуле 5,10-метилен-Н4-фолата может превращаться под действием специальных ферментов в другие одноуглеродные группы: 5,10-метенил-Н4-фолат и 10-формил-Н4-фолат. Все эти производные Н4-фолата служат донорами одноуглеродных радикалов при синтезе ряда соединений, в том числе дТМФ, пуриновых нуклеотидов, метионина и др.

Соответственно при гиповитаминозе, связанном с недостаточностью фолиевой кислоты, возникает дефицит предшественников ДНК и, в конечном счете, происходят изменения эритропоэза. Мегалобластическая анемия - почти всегда результат недостаточности фолиевой кислоты или витамина В12.

Фолиевая кислота является витамином не только для млекопитающих, но и для бактерий, в том числе болезнетворных. В последних фолиевая кислота образуется из парааминобензойной кислоты - одной из составных частей фолиевой кислоты. На структурном сходстве с парааминобензойной кислотой основано применение сульфаниламидных препаратов. При попадании в клетку бактерии сульфаниламидный препарат подавляет синтез фолиевой кислоты, нарушая все реакции, в которых она участвует. Размножение бактерий становится невозможным.

Основная масса фенилаланина утилизируется двумя путями - превращается в тирозин (90%) или включается в состав белков.

Превращение фенилаланина в тирозин катализируется ферментом фенилаланинмонооксигеназой, коферментом которой служит тетрагидробиоптерин (ТГБП). Для регенерации последнего используется НАДФН·Н⁺. Превращение фенилаланина в тирозин нужно скорее для удаления избытка фенилаланина, чем для образования тирозина, поскольку недостатка в тирозине обычно не бывает. При врожденном отсутствии этого фермента развивается заболевание фенилкетонурия.

Фенилкетонурия характеризуется нарушением обмена фенилаланина, в результате последний не может превращаться в тирозин и поэтому накапливается во всех жидкостях организма. Некоторые превращения фенилаланина, количественно несущественные у здорового человека, становятся заметными при фенилкетонурии. Наиболее значительным из них является переаминирование фенилаланина с образованием фенилпирувата. В основе самого названия болезни лежит высокое содержание этого фенилкетона в моче. Из фенилпирувата далее могут образовываться фениллактат, фенилацетат и О-гидроксифенилацетат.

Phe → фенилпируват → фенилацетат → фенилацетилглутамин

Конъюгат фенилацетата с глутамином выводится из организма с мочой.

Различают 2 формы фенилкетонурии: 1) классическая - наследственное заболевание связано с мутацией в гене фенилаланинмонооксигеназы. Наиболее тяжелые проявления - нарушение умственного и физического развития, судорожный синдром. 2) вариантная - следствие мутаций в генах, контролирующих метаболизм тетрагидробиоптерина. При этой форме клинические проявления близки, но не во всем совпадают с классической формой.

Нарушение умственного и физического развития при фенилкетонурии связано с токсическим действием на клетки мозга высоких концентраций фенилаланина, фенилпирувата и фениллактата. Большие концентрации Phe ограничивают транспорт Туг и Тгр через гематоэнцефалический барьер и тормозят синтез нейромедиаторов.

Более тяжелое течение вариантной формы фенилкетонурии связано с тем, что тетрагидробиоптерин необходим для реакций гидроксилирования не только Phe, но и Туг, и Тгр. Поэтому при недостатке этого кофермента нарушается метаболизм всех 3-х аминокислот, в том числе синтез нейромедиаторов - катехоламинов и серотонина. Заболевание характеризуется тяжелыми неврологическими нарушениями и ранней смертью (злокачественная фенилкетонурия).

При фенилкетонурии имеют место и другие нарушения аминокислотного обмена. Так, кожа и волосы у больных фенилкетонурией светлее, чем у их сибсов. Это обусловлено ингибированием реакции гидроксилирования тирозина - первого этапа в образовании пигмента меланина под влиянием высокой концентрации фенилаланина.

Лечение фенилкетонурии сводится к приему пищи с низким содержанием фенилаланина. Задача состоит в том, чтобы поступление фенилаланина в организм при данном заболевании не превышало потребности в нем для роста и замещения.

В связи с резко выраженной умственной отсталостью, развивающейся при фенилкетонурии, важное значение приобретает ранняя диагностика. С этой целью исследуют мочу новорожденного, добавляя в нее FeCl3. В присутствии фенилпирувата развивается оливково-зеленое окрашивание. Еще более надежным тестом считается определение фенилаланина в крови.

Частота встречаемости фенилкетонурии составляет 1 случай на 20000 новорожденных. Болезнь наследуется как аутосомный рецессивный признак. Гетерозиготы, составляющие ~ 1,5% популяции, не обнаруживают видимых отклонений от нормы. Однако гетерозиготных носителей гена фенилкетонурии можно обнаружить с помощью теста толерантности к фенилаланину или по измерению кинетики исчезновения