Введение
Химическое соединение, обнаруженное во всех доменах жизни, с преимущественно неизученными эффектами. S-Аденозилметионин (SAM), также известный под коммерческими названиями SAMe, SAM-e или AdoMet, является распространенным косубстратом, участвующим в переносе метильных групп, транссульфурировании и аминопропилировании. Хотя эти анаболические реакции происходят во всем организме, большая часть SAM производится и расходуется в печени. У бактерий SAM связывается с SAM-рибопереключателем, который регулирует гены, участвующие в биосинтезе метионина или цистеина. В эукариотических клетках SAM служит регулятором различных процессов, включая метилирование ДНК, тРНК и рРНК; иммунный ответ; метаболизм аминокислот; транссульфурирование и многое другое. У растений SAM имеет решающее значение для биосинтеза этилена – важного растительного гормона и сигнальной молекулы.
S Adenosyl methionine (SAM), also known under the commercial names of SAMe, SAM e, or AdoMet, is a common cosubstrate involved in methyl group transfers, transsulfuration, and aminopropylation. Although these anabolic reactions occur throughout the body, most SAM is produced and consumed in the liver. In bacteria, SAM is bound by the SAM riboswitch, which regulates genes involved in methionine or cysteine biosynthesis. In eukaryotic cells, SAM serves as a regulator of a variety of processes including DNA, tRNA, and rRNA methylation; immune response; amino acid metabolism; transsulfuration; and more. In plants, SAM is crucial to the biosynthesis of ethylene, an important plant hormone and signaling molecule.
Цикл SAM
Реакции, которые производят, потребляют и регенерируют SAM, называются циклом SAM. На первом этапе этого цикла SAM-зависимые метилазы (EC 2.1.1), использующие SAM в качестве субстрата, образуют S-аденозил-гомоцистеин в качестве продукта. S-аденозил-гомоцистеин является мощным отрицательным регулятором почти всех SAM-зависимых метилаз, несмотря на их биологическое разнообразие. Он гидролизуется до гомоцистеина и аденозина S-аденозил-гомоцистеин-гидролазой (EC 3.3.1.1), а гомоцистеин рециркулирует обратно в метионин посредством переноса метильной группы из 5-метилтетрагидрофолата одной из двух групп метионинсинтаз (то есть кобаламин-зависимой (EC 2.1.1.13) или кобаламин-независимой (EC 2.1.1.14)). Этот метионин затем может быть преобразован обратно в SAM, завершая цикл. На стадии, определяющей скорость цикла SAM, MTHFR (метилентетрагидрофолатредуктаза) необратимо восстанавливает 5,10-метилентетрагидрофолат до 5-метилтетрагидрофолата.
Энзимы радикального САМ
Большое количество ферментов редуктивно расщепляют SAM с образованием радикалов: 5′-дезоксиаденозиловый 5′-радикал, метильный радикал и другие. Эти ферменты называются радикальными SAM. Все они содержат железо-серные кластеры в активных центрах. Большинство ферментов, обладающих этой способностью, имеют область гомологии последовательности, включающую мотив CxxxCxxC или близкий вариант. Эта последовательность обеспечивает три лиганда цистеинилтиолата, которые связывают три из четырех металлов в кластере 4Fe-4S. Четвертый Fe связывает SAM. Радикальные интермедиаты, генерируемые этими ферментами, катализируют широкий спектр необычных химических реакций. Примеры радикальных SAM-ферментов включают лиазу фотопродуктов спор, активазы пируватформат-лиазы и анаэробные сульфатазы, лизин-2,3-аминомутазу, а также различные ферменты биосинтеза кофакторов, модификации пептидов, формирования металлопротеиновых кластеров, модификации тРНК, метаболизма липидов и т.д. Некоторые радикальные SAM-ферменты используют вторую SAM в качестве донора метильной группы. Радикальные SAM-ферменты гораздо более распространены в анаэробных бактериях, чем в аэробных организмах. Они встречаются во всех доменах жизни и остаются в значительной степени неизученными. Недавнее биоинформатическое исследование показало, что это семейство ферментов включает в себя по меньшей мере 114 000 последовательностей, кодирующих 65 уникальных реакций. Дефицит радикальных SAM-ферментов связан с различными заболеваниями, включая врожденные пороки сердца, боковой амиотрофический склероз и повышенную восприимчивость к вирусным инфекциям. SAM необходим для клеточного роста и регенерации. Он также участвует в биосинтезе нескольких гормонов и нейротрансмиттеров, влияющих на настроение, таких как адреналин (эпинефрин). Метилтрансферазы также отвечают за присоединение метильных групп к 2′-гидроксилам первого и второго нуклеотидов, расположенных рядом с 5′-кэпом в мРНК.
Боль от остеоартрита
По состоянию на 2012 год доказательства не позволяли сделать однозначный вывод о том, способен ли SAM облегчить боль при остеоартрите; проведенные клинические исследования были недостаточно масштабными для обобщения результатов.
Заболевание печени
Цикл SAM тесно связан с печенью с 1947 года, поскольку у людей с алкогольным циррозом печени наблюдалось накопление большого количества метионина в крови. Хотя многочисленные данные, полученные в лабораторных исследованиях на клетках и на животных моделях, указывают на то, что SAM может быть полезен при лечении различных заболеваний печени, по состоянию на 2012 год SAM не был изучен ни в одном крупном рандомизированном, плацебо-контролируемом клиническом исследовании, которое позволило бы оценить его эффективность и безопасность.
Депрессия
В обзоре Кокрейна 2016 года было заключено, что в отношении большого депрессивного расстройства "учитывая отсутствие высококачественных данных и невозможность сделать однозначные выводы на их основе, применение SAMe для лечения депрессии у взрослых требует дальнейшего изучения". Систематический обзор 2020 года показал, что SAMe значительно превосходит плацебо и демонстрирует сопоставимые результаты с другими часто используемыми антидепрессантами (имипрамином и эсциталопрамом).
Лечение рака
Недавно было показано, что SAM играет роль в эпигенетической регуляции. Метилирование ДНК является ключевым регулятором эпигенетических модификаций в процессе развития и дифференцировки клеток млекопитающих. В моделях на мышах избыточные уровни SAM были связаны с ошибочными паттернами метилирования, наблюдаемыми при диабетической нейропатии. SAM выступает в качестве донора метильной группы при метилировании цитозина, являющемся ключевым эпигенетическим регуляторным процессом. В связи с этим влиянием на эпигенетическую регуляцию, SAM изучался в качестве противоракового средства. Во многих случаях пролиферация раковых клеток зависит от низкого уровня метилирования ДНК. Добавление in vitro в таких раковых клетках показало способность к реметилированию промоторных последовательностей онкогенов и снижению продукции протоонкогенов. При раках, таких как колоректальный рак, аберрантная глобальная гиперметиляция может подавлять промоторные области генов-супрессоров опухолей. Однако, в отличие от ранее представленной информации, колоректальные раки (КРК) характеризуются глобальным гипометилированием и специфическим метилированием ДНК в промоторах.
Фармакокинетика
Пиковые концентрации перорального SAM в плазме крови достигаются через три-пять часов после приема внутрь таблетки с энтеросолюбильной оболочкой (400–1000 мг). Период полувыведения составляет около 100 минут.
Доступность в разных странах
В Канаде, Великобритании и Соединенных Штатах SAM продается как диетическая добавка под торговым названием SAM e (также пишется SAME или SAMe). Он был представлен в США в 1999 году после принятия Закона о диетических добавках, здоровье и образовании в 1994 году. В Италии он был представлен как рецептурный препарат в 1979 году, в Испании – в 1985 году, а в Германии – в 1989 году. Другим зарегистрированным побочным эффектом SAM является бессонница, поэтому эту добавку часто принимают утром. Другие сообщения о незначительных побочных эффектах включают потерю аппетита, запор, тошноту, сухость во рту, повышенное потоотделение и тревогу/нервозность, однако в исследованиях с контролем плацебо эти побочные эффекты наблюдаются с примерно такой же частотой и в группах, получавших плацебо.
Взаимодействие и противопоказания
Прием SAM одновременно с некоторыми лекарственными препаратами может повысить риск развития серотонинового синдрома – потенциально опасного состояния, вызванного избытком серотонина. К таким препаратам относятся, в частности, декстрометорфан (Робитуссин), меперидин (Демерол), пентазоцин (Талвин) и трамадол (Ультрам), однако этот список не является исчерпывающим. SAM также может взаимодействовать со многими антидепрессантами, включая триптофан и растительное средство Hypericum perforatum (зверобой), увеличивая вероятность развития серотонинового синдрома или других побочных эффектов, а также может снижать эффективность леводопы при лечении болезни Паркинсона. У людей с биполярным расстройством прием SAM может повысить риск возникновения маниакальных эпизодов.