מתיונין סינתאז

מתיונין סינתאז (Methionine Synthase; MS, MeSe, MTR) הוא אנזים שממזג שני תהליכים: הוא ממיר הומוציסטאין למתיונין, ובו־זמנית הופך 5-מתיל-טטראהידרופולאט (N5-MeTHF) לטטרה-הידרופולאט (THF). הוא זקוק למתילקובלמין, צורת ויטמין B12, כקואנזים, כלומר חומר שמסייע לאנזים לעבוד. השם הנוסף שלו הוא 5-Methyltetrahydrofolate-Homocysteine Methyltransferase (MTR).

המפעולה העיקרית היא העברת קבוצת מתיל מ־N5-MeTHF להומוציסטאין, מה שיוצר מתיונין ו־THF. יש שתי צורות עיקריות: צורה התלויה בקובלמין (MetH) וצורה שאינה תלויה בקובלמין (MetE). ב־MetH הקובלמין עובר מחזור שבו הוא מקבל ומוסר מתיל. מדי פעם הקובלט (כתוצר Cob(I)) יכול להתחמצן ולהפסיק לפעול. אז דרוש חלבון רדוקטאז בשם מתיונין סינתאז רדוקטאז (MTRR) כדי להחזיר את הקובלמין לפעילות, ותהליך זה משתמש ב־S-אדנוזיל-מתיונין (SAM) כנותן מתיל. ב־MetE ההעברה היא ישירה מה־N5-MeTHF להומוציסטאין, אבל התגובה איטית יותר בכמעט מאה פעמים. צורת MetE פחות רגישה לחמצון כי אינה מכילה קובלמין.

בצורת MetH ישנם ארבעה מקטעים עיקריים: תחום קשירת הומוציסטאין, תחום קשירת N5-MeTHF, תחום קשירת קובלמין ומקטע השפעול/רדוקטאז שקושר SAM ומתקשר לרדוקטאז. תחום הקובלמין כולל מבנה שמגן על הקופקטור (B12) אך יכול להיפתח כדי לאפשר העברת מתיל. ב־MetE יש שני תחומי TIM-barrel (מבנה חלבון נפוץ בצורת חבית) שקושרים בנפרד את הומוציסטאין ואת N5-MeTHF. שני התחומים חייבים להתקרב כדי לאפשר העברה ישירה של המתיל.

בבני אדם המטרה העיקרית היא לשחזר מתיונין במחזור ה־S-adenosylmethionine (SAM). SAM מספק קבוצות מתיל לפעולות מתילציה בתאים, כגון שינוי DNA וחלבונים. כך, מתיונין סינתאז מחבר בין מעגל החומצה פולית (folate) לבין מעגל ה־SAM ומאפשר שמירה על רמות תקינות של THF ומתיונין. בחיידקים ובצמחים האנזים גם מסייע בסינתזה הסופית של מתיונין כחומצת אמינו.

מוטציות בגן MTR יכולות לגרום למחסור במתילקובלמין. חוסר זה, או פגם ב־MTRR, עלול להוביל לרמות גבוהות של הומוציסטאין (היפר-הומוציסטינמיה). מצב כזה נקשר לבעיות ראייה, תסמינים נוירולוגיים ולעתים למומים מולדים. רוב המקרים של מחסור חמור באנגזים מאובחנים בתוך שנתיים מהלידה. ירידה בפעילות האנזים יכולה להופיע גם כאנמיה מגלובלסטית בבדיקות דם.

זוהו פולימורפיזמים שקשורים ל־cblG בגן MTR. פולימורפיזמים אלה קשורים לשינויים בפעילות האנזים ולמצבים של חוסר בקובלמין.

מתיונין סינתאז הוא אנזים. אנזים הוא חלבון שעוזר לתגובות בכדור הארץ.
האנזים הופך הומוציסטאין למתיונין. הומוציסטאין הוא חומר קטן בגוף. מתיונין הוא חומצת אמינו. חומצת אמינו היא לבנה לבניית חלבונים.
האנזים גם משנה צורה של חומצת פולאט בשם 5-מתיל-THF ל־THF. THF (טטרה-הידרופולאט) עוזר להעביר קבוצות מתיל בתאים. קבוצת מתיל היא חלק קטן שמדביקים למולקולות.
מתיונין סינתאז צריך מתילקובלמין. מתילקובלמין היא צורת ויטמין B12. ויטמין B12 עוזר לאנזים לעבוד.

האנזים מעביר מתיל מ־N5-MeTHF להומוציסטאין. זה יוצר מתיונין ו־THF. יש שתי צורות של האנזים. אחת זקוקה ל־B12, והשנייה עובדת בלי B12.

בצורה התלויה ב־B12 יש ארבעה חלקים. אחד מהם מחזיק את ה־B12. בצורה הנוספת יש שני חלקים גדולים שמתחברים יחד.

בני אדם צריכים את המתיונין כדי ליצור SAM. SAM נותן קבוצות מתיל לטובות לתאים. לכן האנזים חשוב לשמירה על חומרים אלה ולשמירה על רמות הומוציסטאין נמוכות.

אם יש בעיה בגן שמקודד לאנזים (גן MTR), יכול להיות חוסר במתילקובלמין. זה עלול לגרום לבעיות ברמה של החומרי הבניין בתאים. זה יכול להוביל לאנמיה ולבעיות התפתחות בעובר. בעיות קשות בדרך כלל מופיעות בגיל קטן.

יש שינויים בגן MTR שקשורים לבעיה הנקראת cblG.