蛋白质组学

基本氨基酸的一些基本知识:结构、特点与记忆方法(三)

侧链含硫的基本氨基酸有两种,半胱氨酸(cysteine,Cys)和甲硫氨酸(methionine,Met)。

半胱氨酸顾名思义,就是胱氨酸的一半。胱氨酸(Cystine)是在从膀胱结石(cystolith)中发现的,所以命名为胱氨酸。两个半胱氨酸被氧化,通过二硫键连接到一起,就形成了胱氨酸。所以半胱氨酸是还原剂,在蛋白质研究中可以用来打开二硫键,或保持某些蛋白活性中心的巯基处于还原状态。半胱氨酸在食品上可以作为抗氧化剂,添加在果汁中,可以保护维生素C,还可以防止果汁变成褐色。半胱氨酸在生物体中的还原作用主要是由于它可以合成谷胱甘肽。

谷胱甘肽

在蛋白质结构中,半胱氨酸可以通过形成二硫键来维持蛋白质高级结构。一般维持蛋白质构象的都是次级键,所以二硫键是很特殊的。所以二硫键改变引起的失活一般也看作变性。

对蛋白质的功能来说,半胱氨酸的贡献主要就是活泼的巯基了。很多酶的活性中心都有巯基,可以起到亲核催化和一般酸碱催化的作用。

半胱氨酸的巯基可以和多种金属离子结合,重金属中毒的原因之一就是使巯基酶失活。半胱氨酸能置换出酶中的巯基,故可作为重金属中毒的解毒剂。烷化剂(如碘乙酸等),可以烷化巯基,使酶失活。有机砷、汞化合物也是通过与巯基作用,来抑制含巯基的酶。

甲硫氨酸的英文名字methionine来自甲基(methyl)和硫基(thio),这两个词头都是来源于希腊语。中文译名很直接,也有利于记忆缩写符号:Me代表甲基,t代表硫。甲硫氨酸的别名叫蛋氨酸,是因为它在卵白蛋白中含量很高。另外,甲硫氨酸分解的时候会产生硫化氢,所以有臭鸡蛋味。

甲硫氨酸在体内可以作为通用甲基供体(通过形成S-腺苷甲硫氨酸),参与多种分子的甲基化反应。各种慢性肝损伤都会导致肝脏S-腺苷甲硫氨酸合成减少,所以医生经常建议补充甲硫氨酸保护肝脏。提供甲基也是甲硫氨酸降解的开始,就是把剩下的硫拿来合成半胱氨酸。所以,半胱氨酸是非必需氨基酸。其实,这个非必需很有些投机取巧的意思,因为要消耗一个必需氨基酸才行。类似的还有酪氨酸,合成它要消耗一个必需的苯丙氨酸。所以,有人把它们叫做半必需氨基酸或条件必需氨基酸。因为可以转化为半胱氨酸,所以甲硫氨酸也具有抗氧化和解毒的功能。甲硫氨酸剩下的部分最后变成琥珀酰辅酶A,可以去进行糖的异生。所以它是生糖氨基酸。人体不能合成甲硫氨酸,所以它是必需氨基酸。

一般来说,蛋白质的合成都离不开甲硫氨酸,因为它的密码子(ATG)是起始密码子。但是,有些蛋白在翻译完成后会把它切除掉,所以并不是每个蛋白都含有甲硫氨酸。甲硫氨酸的转运RNA也与众不同:原核生物有两种对应的tRNA,真核生物虽然只有一种,但却没有TΨC序列。





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