S-Adenosylmethionin

S-Adenosylmethionin (SAM) fungiert im Primärstoffwechsel und Sekundärstoffwechsel als Methyldonator. Dies bedeutet, dass SAM die Fähigkeit besitzt eine Methylgruppe (also einen C-1 Baustein) auf ein Substrat zu übertragen. So wird zum Beispiel die DNA methyliert und dadurch ganze DNA-Abschnitte deaktiviert. SAM ist Substrat von Methyltransferasen, die enzymatisch die Methylgruppe von SAM auf andere Moleküle überträgt.

S-Adenosylmethionin

S-Adenosylmethionin entsteht durch die Reaktion zwischen Adenosyltriphosphat (ATP) und Methionin. Adenosyltriphosphat ist der molekulare Energieträger in den Organismen. Er wird bei der Verstoffwechslung von Glucose erzeugt. Das nucleophile Schwefelatom greift dabei in einer SN2 Reaktion am Kohlenstoffatom an und die Phosphate verlassen als Fluchtgruppe das Molekül.

Bildung von S-Adenosylmethionin aus ATP und Methionin

Durch die positive Ladung am Schwefelatom kann die Methylgruppe leicht nukleophil angegriffen werden. Deswegen sind vorallem Stickstoff- und Sauerstoffmethylierungen bekannt. Diese greifen die Methylgruppe nukleophil an und werden dadurch methyliert. Katalysiert wird diese Reaktion durch Methyltransferasen.

Methylierung durch SAM

Übrig bleibt S-Adenosylhomocystein. Dieses kann zu Homocystein und Adenosin hydrolisiert werden. Homocystein kann durch N-5-Methyltetrahydrofolsäure zu Methionin reaktiviert werden. Methionin kann wie oben gezeigt mit ATP zu SAM umgesetzt werden.

Reaktivierung von SAM

Kohlenstoffatome sind in der Regel nicht nukleophil genug für diese Reaktion. Deswegen müssen diese aktiviert werden. Neben der Aktivierung sind jedoch zum Beispiel C=C Doppelbindungen durch Enzymkatalyse in der Lage durch SAM methyliert zu werden.

Bei der Biosynthese von Morphin folgen zwei Methylierungen aufeinander. Bei (S)-Noroclaurin wird das O-6 Atom durch eine Methyltransferase und SAM methyliert. Anschließend findet eine weitere Methylierung statt. Durch diese N-Methylierung entsteht (S)-N-Methylcoclaurin, welches in weiteren Schritten zu Morphin umgewandelt wird.1)

Beispiel einer O- und N-Methylierung bei der Biosynthese von Morphin

Bei der Biosynthese von Sitosterol findet gleich an zwei Stellen eine C-Alkylierung statt. Bei der ersten Methylierung wird Cycloartenol durch SAM zu 24(28)-Methylencycloartenol alkyliert. Gegen Ende der Biosynthese findet eine zweite Methylierung statt, bevor Sitosterol entsteht.2)

Beispiel einer C-Methylierung bei der Biosynthese von Sitosterol


1)
Ounaroon, Anan, et al. (R, S)‐Reticuline 7‐O‐methyltransferase and (R, S)‐norcoclaurine 6‐O‐methyltransferase of Papaver somniferum–cDNA cloning and characterization of methyl transfer enzymes of alkaloid biosynthesis in opium poppy. The Plant Journal, 2003, 36, 6, 808-819. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1046/j.1365-313X.2003.01928.x/full
2)
Nes, W. David, et al. Biosynthesis of phytosterols kinetic mechanism for the enzymatic C-methylation of sterols. Journal of Biological Chemistry, 2003, 278, 36, 34505-34516. http://www.jbc.org/content/278/36/34505.full
  • primaerstoffwechsel/sam
  • Zuletzt geändert: 06.05.2018
  • von Stephan Scheeff