S-腺苷甲硫氨酸

S-茴甲硫化氢酸 (SAM)，也以商品名称 SAMe、SAM-e 或 AdoMet 为人所知，是一种常见的参与甲基转移、转硫和氨丙基化的共底物。虽然这些合成代谢反应发生在全身，但大多数 SAM 是在肝脏中产生和消耗的。已知有超过 40 种甲基从 SAM 转移到各种底物，如核酸、蛋白质、脂质和次级代谢产物。它是由三磷酸腺苷（ATP）和甲硫氨酸通过甲硫氨酸腺苷转移酶制成的。

SAM 于 1952 年首次发现。

在细菌中，SAM 与 SAM 核糖开关结合，后者调节参与甲硫氨酸或半胱氨酸生物合成的基因。在真核细胞中，SAM 可作为多种过程的调节剂，包括 DNA、tRNA 和 rRNA 甲基化、免疫反应、氨基酸代谢、转硫。在植物中，SAM 对于乙烯的生物合成至关重要，乙烯是一种重要的植物激素和信号分子。

S-腺苫甲硅氢酸由连接到甲硫氨酸硫上的腺苷阳离子组成。 它是由 ATP 和甲硫氨酸通过 S-腺苷甲硫氨酸合成酶通过以下反应合成的：

ATP + L-甲硫氨酸 + H2O

⇌ {displaystyle rightleftharpoons } 磷酸盐 + 二磷酸盐 + S-腺苷-L-甲硫氨酸

S-腺苷甲硫氨酸中存在的硫鎓官能团是其特殊反应性的中心。 根据酶的不同，S-腺苷甲硫氨酸可转化为三种产物之一：

• 腺苷自由基，可转化为脱氧腺苷 (AdO)：经典的 rSAM 反应，也可同时生成甲硫氨酸
• S-腺苷同型半胱氨酸，释放甲基自由基
• 甲硫腺苷 (SMT)，高丙氨酸自由基

产生、消耗和再生 SAM 的反应称为 SAM 循环。在这个循环的xxx步中，使用 SAM 作为底物的 SAM 依赖性甲基化酶 (EC 2.1.1) 产生 S-腺苷同型半胱氨酸作为产物。S-腺苷同型半胱氨酸是几乎所有 SAM 依赖性甲基化酶的强负调节剂，尽管它们具有生物多样性。它被 S-腺苷高半胱氨酸水解酶 EC 3.3.1.1 水解为同型半胱氨酸和腺苷，同型半胱氨酸通过两类甲硫氨酸合酶之一（即钴胺素依赖性（EC 2.1.1.13) 或钴胺素非依赖性(EC 2.1.1.14)。然后可以将该甲硫氨酸转化回 SAM，完成循环。在 SAM 循环的限速步骤中，MTHFR（亚甲基四氢叶酸还原酶）不可逆地将 5,10-亚甲基四氢叶酸还原为 5-甲基四氢叶酸。

大量酶还原性裂解 SAM 以产生自由基：5'-脱氧腺苷 5'-自由基、甲基自由基等。 这些酶被称为自由基 SAM。 它们都在其活性位点具有铁硫簇。 大多数具有这种能力的酶共享一个序列同源区域，其中包括基序 CxxxCxxC 或一个紧密变体。 该序列提供了三个半胱氨酰硫醇盐配体，它们与 4Fe-4S 簇中四种金属中的三种结合。 第四个 Fe 结合 SAM。

由这些酶产生的自由基中间体会进行多种不同寻常的化学反应。 自由基 SAM 酶的例子包括孢子光产物裂解酶、丙酮酸甲酸裂解酶和厌氧硫酸酯酶的激活酶、赖氨酸 2,3-氨基变位酶，以及辅助因子生物合成、肽修饰、金属蛋白簇形成、tRNA 修饰、脂质代谢等的各种酶。一些自由基 SAM 酶使用第二个 SAM 作为甲基供体。 自由基 SAM 酶在厌氧细菌中比在需氧生物中丰富得多。 它们存在于生活的各个领域，而且大部分尚未开发。 最近的一项生物信息学研究得出结论，该酶家族包括至少 114,000 个序列，其中包括 65 个独特的反应。

SAM 的另一个主要作用是多胺生物合成。 在这里，SAM 被腺苷甲硫氨酸脱羧酶 (EC 4.1.1.50) 脱羧，形成 S-腺苷甲硫氨酸胺。 然后，该化合物在多胺（如来自腐胺的亚精胺和精胺）的生物合成中提供其正丙胺基团。

SAM 是细胞生长和修复所必需的。 它还参与多种影响情绪的激素和神经递质的生物合成，例如肾上腺素。 甲基转移酶还负责将甲基添加到信使 RNA 中靠近 5' 帽的xxx个和第二个核苷酸的 2' 羟基。