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甜菜堿是一種天然物質(zhì),廣泛分布在麥麩、小麥胚芽、菠菜、甜菜、微生物和水生無脊椎動物等動植物中,因?yàn)樗雌饋硐窀拾彼幔腥齻€額外的甲基,因此甜菜堿也被稱為三甲基甘氨酸。
高滲透可導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)水分流出體積減小,不利于細(xì)胞存活。因此,為了平衡高滲透和保護(hù)細(xì)胞免于萎縮或死亡,細(xì)胞需要積聚不同類型的滲透保護(hù)劑,如甜菜堿、牛磺酸、山梨醇、無機(jī)鹽等等。甜菜堿與其他滲透保護(hù)劑相比,一方面能降低水分子溶解蛋白質(zhì)的能力,穩(wěn)定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu);其次,甜菜堿可以增加細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)體積和含水量,以防止高滲條件下的脫水收縮。因此大量研究表明,小到細(xì)菌, 大到脊椎動物,細(xì)胞都需要吸收甜菜堿作為滲透保護(hù)劑,當(dāng)組織處于高參狀態(tài)時,可以補(bǔ)充額外甜菜堿來對抗?jié)B透壓力。
甲基化是動物體內(nèi)必不可少的生化過程,如DNA和蛋白質(zhì)的甲基化等。甜菜堿作為甲基供體在甜菜堿同型半胱氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶(BHMT)的作用下,向同型半胱氨酸轉(zhuǎn)甲基生成蛋氨酸和二甲基甘氨酸。類似地,依賴維生素 B12 的蛋氨酸合成酶 (MS) 也可以催化同型半胱氨酸與從 5-甲基四氫葉酸供體獲得甲基形成蛋氨酸。這些過程儲存了蛋氨酸,解毒了同型半胱氨酸,是臨床治療疾病的基礎(chǔ)。二甲甘氨酸有兩個可用的甲基基團(tuán),可能降解為肌氨酸,最 終降解為甘氨酸。蛋氨酸作為底物進(jìn)入蛋氨酸循環(huán),在蛋氨酸腺苷轉(zhuǎn)移酶的作用下,生成s-腺苷蛋氨酸 (SAM),SAM 作為甲基化劑,去甲基化后轉(zhuǎn)化為s-同型半胱氨酸(SAH),一分子的SAH被水解成一分 子同型半胱氨酸和一分子腺苷。此外同型半胱氨酸在依賴維生素B6的胱硫脒 β- 合成酶催化下,通過轉(zhuǎn)硫途徑生成胱硫醚。甜菜堿作為甲基供體在各種含硫氨基酸的代謝均有重要影響作用。
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