Кіріспе

Триметилглицин – өсімдіктерде кездесетін аминқышқылының туындысы. Триметилглицин – алғашқы ашылған бетаин; бастапқыда ол жай ғана бетаин деп аталды, себебі 19 ғасырда ол қант қызылшасынан (Beta vulgaris subsp. vulgaris) табылды.

Медициналық қолданыстар

Бетаин, Cystadane брендімен және басқа да атаулармен сатылады, цистатион бета-синтетазасы (CBS), 5,10-метилентетрагидрофолат редуктазасы (MTHFR) немесе кобаламин кофакторы (cbl) метаболизмінің жетіспеушілігі немесе бұзылуларымен байланысты гомоцистинурияны қосымша емдеу үшін қолданылады.

Өндіріс және биохимиялық процестер

Қант қызылшасынан сахарозаны өңдеу нәтижесінде глицин бетаині қосалқы өнім ретінде алынады. Триметилглициннің экономикалық құны қант қызылшасындағы қанттың мөлшерімен шайқасады. Адам организмінде бетаин альдегидінің метаболизмін цитозольдік альдегид дегидрогеназа ферменті (EC 1.2.1.3) жүзеге асырады.

Биологиялық қызметі

Триметилглицин – органикалық осмолит. Қант қызылшасы теңіз қызылшасынан егілген, ол жағалау аймақтарының тұзды топырағында тірі қалу үшін осмолиттерді қажет етеді. Триметилглицин көптеген теңіз омыртқасыздарында, мысалы, қабықшалылар мен ұлуларда (~10 мМ) жоғары концентрацияда кездеседі. Ол, Pleurobranchaea californica сияқты жыртқыш теңіз шырышы сияқты, кең ауызды жейтін жануарлар үшін күшті жемге қызықтыратын зат ретінде қызмет етеді. Триметилглицин метилирлеудің маңызды кофакторы болып табылады, бұл процесс ағзадағы басқа процестерге метил топтарын (–CH3) беруге қатысатын барлық сүтқоректілер жасушаларында жүзеге асады. Бұл процестерге допамин мен серотонин сияқты нейротрансмиттерлердің синтезі кіреді. Метилирлеу сонымен қатар мелатониннің биосинтезіне, электрондық тасымалдау тізбегінің құрамдас бөлігі – коэнзим Q10-ға, сондай-ақ эпигенетика үшін ДНК метилирлеуіне қажет. Метилирлеу циклының басты қадамы – гомоцистеиннің қайта метилирленуі, ол табиғи түрде метионин аминқышқылының деметилирленуі кезінде пайда болатын қосылыс. Гомоцистеин табиғи түрде пайда болғанымен, ол қабыну, депрессия, деменцияның белгілі бір түрлері және түрлі қан тамырлары ауруларымен байланыстырылған. Гомоцистеинді залалсыздандырып, оны қайтадан метионинге айналдыру процесі екі жолдың бірі арқылы жүзеге асуы мүмкін. Көптеген жасушаларда кездесетін жол метионин синтаза (МС) ферментін қамтиды, ол кофактор ретінде В12 витаминін қажет етеді, сондай-ақ жанама түрде фолий қышқылы мен басқа В витаминдеріне тәуелді. Екінші жол (көптеген сүтқоректілерде бауыр мен бүйрекке ғана шектелген) бетаин гомоцистеин метилтрансферазасын (BHMT) қамтиды және кофактор ретінде триметилглицинді қажет етеді. Қалыпты физиологиялық жағдайларда екі жол да организмдегі гомоцистеиннің бірдей мөлшерде шығарылуына үлес қосады. Бетаиннің диметилглицин дегидрогеназа ферменті арқылы одан әрі ыдырауы фолий қышқылын шығарады, осылайша метионин синтезіне қайтадан көмектеседі. Осылайша, бетаин көптеген биологиялық маңызды молекулалардың синтезіне қатысады және гомоцистеиннен метиониннің қайта жаңартылуының басты жолы генетикалық полиморфизмдер, мысалы, МС геніндегі мутациялар арқылы бұзылған жағдайларда одан да маңызды болуы мүмкін. Триметилглицинді кейбір цианобактериялар өндіреді. Габбай Азария және авторлар тобы 1988 жылы галофильді цианобактериялар өндіретін триметилглициндерді анықтау үшін С ядролық магниттік резонансты қолданды. Олар оның ферменттерді NaCl және KCl тежеуінен ішінара қорғауын анықтады.

Ауыл шаруашылығы және аквакультура

Мал шаруашылығында мал азығына триметилглицин мен лизин қосылып, малдың бұлшық ет массасын (соның салдарынан "дене салмағын", яғни қолданылатын ет мөлшерін) арттырады. Балық шаруашылығында жұмысшылар балықтарды тұщы судан тұзды суға ауыстырған кезде, балық жасушаларына түсетін осмостық қысымды жеңілдету үшін триметилглицин қолданылады. Триметилглицин қосымшасы шошқаларда майлы тіндердің мөлшерін азайтады; бірақ адамдарға жасалған зерттеулерде дене салмағына, дене құрамына немесе демалыс кезіндегі энергия жұмсалысына ешқандай әсері болмағаны анықталды.

Тамақ қоспасы

Тримметилглицинді қосымша қабылдау шошқаларда майлы тіндердің мөлшерін азайтумен қатар, адамдарға жасалған зерттеулер төмен калориялы диетамен бірге қолданғанда дене салмағына, дене құрамына немесе демалыстағы энергия жұмсалуына ешқандай әсер етпейтінін көрсетті. Тримметилглицин гидрохлорид тұзы түрінде де қолданылады (бетаин гидрохлориді немесе бетаин HCl деп сатылады). Бетаин гидрохлориді АҚШ-та рецептсіз (OTC) асқазанға көмектесетін құрал ретінде сатылды. 1993 жылдың қараша айында күшіне енген АҚШ Федералдық ережелер жинағының 21-тарауы, 310.540-бабы, оны "жалпы қауіпсіз және тиімді" деп жіктеуге жеткіліксіз дәлелдер болғандықтан, ас қорытуға көмектесетін құрал ретінде бетаин гидрохлоридін сатуға тыйым салды.

Жанама әсерлер

Триметилглициннің қосымша қабылдануы диарея, ісіну, құрсақ ауруы, асқазанның бұзылуы, жүрек ауруы немесе құсуды тудыруы мүмкін. Шамалы болғанымен, бұл мидағы метиониннің қандық концентрациясының артық көтерілуіне әкелуі мүмкін, бұл мидың ісінуіне, өмірге қауіпті жағдайға соқтыруы мүмкін.

Полимеразаның тізбекті реакциясы

Триметилглицин полимераза тізбектік реакция (ПТР) процесінде және ДНК полимеразаға негізделген ДНК секвенирлеу сияқты басқа да әдістерде адъювант ретінде әрекет ете алады. Белгісіз механизм арқылы, ол ДНК молекулаларындағы екіншілік құрылымдардың пайда болуын болдырмайды және GC-ға қатысты аймақтардың амплификациясы мен секвенирлеуімен байланысты проблемалардың алдын алады. Триметилглицин гуанозин мен цитидиннің (күшті байланысатын) термодинамикалық қасиеттерін тимидин мен аденозинге (әлсіз байланысатын) ұқсас етеді. Эксперименттер көрсеткендей, оны 1 М соңғы концентрацияда қолдану тиімді.