硫黄転移経路

トランススルフィレーション経路は、中間体シスタチオニンを介したシステインとホモシステインとの相互変換を伴う代謝経路である。トランススルフィレーション経路には順方向と逆方向の2つの経路が知られている。^[1]

順方向経路は、大腸菌^[2]や枯草菌^[3]などのいくつかの細菌に存在し、チオール基をシステインからホモシステイン（S-メチル基を持つメチオニン前駆体）に転移させる反応である。これは、ホモセリンのアセチル基またはスクシニル基がチオール 基を介してシステインにγ置換されてシスタチオニンが形成される（大腸菌ではmetB 、枯草菌ではmetIでコードされるシスタチオニンγ合成酵素によって触媒される）。次に、シスタチオニンは、分子のホモシステイン部分のβ脱離によって切断され、不安定なイミノ酸が残り、これが水によって攻撃されてピルビン酸とアンモニアが形成される（metCでコードされるシスタチオニンβリアーゼ^[4]によって触媒される）。トランススルフレーションによるホモシステインの生成により、メチオニン合成酵素によるメチル化反応を介して、この中間体がメチオニンに変換されます。

逆経路は、ヒトを含むいくつかの生物に存在し、同様のメカニズムを介してチオール基をホモシステインからシステインに転移する。クレブシエラ・ニューモニエでは、シスタチオニンβシンターゼはmtcBによってコードされ、γリアーゼはmtcCによってコードされている。^[5] ヒトはメチオニン要求性であるため、栄養学者はメチオニンを「必須アミノ酸」と呼んでいるが、逆トランススルフィリル化経路のためシステイン要求性ではない。この経路の変異は、ホモシステイン蓄積による ホモシスチン尿症と呼ばれる疾患につながる。

4つのトランスサルフレーション酵素はすべて、活性型ビタミンB6 （ピリドキサールリン酸またはPLP）を必要とする。これらの酵素のうち3つ（シスタチオニンγシンターゼを除く）は、Cys/Met代謝PLP依存性酵素ファミリー（タイプI PLP酵素）の一部である。PLP酵素には、構造的に関連する5つの異なるタイプがある。このファミリーのメンバーはタイプIに属し、次のとおりである：^[6]

• メチオニン生合成のトランススルフィリル化経路において：
  • シスタチオニンγシンターゼ（metB）は、活性化ホモセリンエステル（アセチルまたはスクシニル）をシステインと結合させてシスタチオニンを形成する。
  • シスタチオニンβリアーゼ（metC）はシスタチオニンをホモシステインと脱アミノ化アラニン（ピルビン酸とアンモニア）に分解します。
• メチオニン生合成の直接的な硫化経路において：
  • 活性化ホモセリンエステルにチオール基を付加するO-アセチルホモセリンスルフィドリラーゼ（metY ）
  • 活性化ホモセリンエステルにチオール基を付加するO-スクシニルホモセリンスルフィドリラーゼ（metZ ）
• システイン生合成の逆トランススルフィリル化経路において：
  • シスタチオニンγリアーゼ（共通遺伝子名なし）は、活性化セリンエステル（アセチルまたはスクシニル）とホモシステインを結合してシスタチオニンを形成する。
  • PLP酵素II型であるシスタチオニンβシンターゼではない
• セリンからのシステイン生合成:
  • 活性化セリンエステルにチオール基を付加するO-アセチルセリンスルフィドリラーゼ（cysKまたはcysM ）
• メチオニン分解:
• メチオニンγ-リアーゼ（mdeA）はチオエーテルとアミン結合でメチオニンを分解する。

注: MetC、metB、metZは密接に関連しており、境界があいまいであるため、同じNCBIオルソログクラスター（COG0626）に分類されます。^[6]

システインまたはホモシステインの合成のための直接的な硫化経路は、アセチル/スクシニル基を遊離硫化物に置き換えることで進行します（cysKまたはcysMでコード化されたシステイン合成酵素^[7]およびmetZまたはmetYでコード化されたホモシステイン合成酵素^{[8]を介して）。}