Síra je v živé přírodě přítomna jak ve formě anorganické, tak
v řadě organických sloučenin. Anorganická síra hrála evolučně důležitou
úlohu jako alternativní akceptor elektronů místo kyslíku, tato forma energetického
metabolismu je dodnes zachována u některých archebakterií. Další anorganické
sloučeniny síry v živé přírodě zahrnují jak významné transportéry
elektronů (Fe-S klustry) či neuromodulátory (sulfan), tak i látky typu solí
s méně výraznými biologickými účinky (sulfity, sulfáty, thiocyanáty a
další).
Mezi organickými sloučeninami síry je nejvýznamnějším metabolitem
S-adenosylmethionin jako univerzální donor metylové skupiny ve více než 100
transmetylačních reakcích a zároveň jak prekurzor pro syntézu polyaminů.
S-adenozylmethionin je produkován u prokaryot i eukaryot v methioninovém
cyklu, v němž se mezi sebou přeměňují dvě sirné aminokyseliny methionin a
homocystein. Po donaci metylové skupiny vzniká z S-adenozylmethioninu
S-adenozylhomocystein, který je následně hydrolyticky štěpený na homocystein a
adenozin. Homocystein může přijmout metylovou skupinu
z 5-metyltetrahydrofolátu a přeměnit se v tzv. remetylační cestě
nazpět na methionin. Transsulfurační cesta u savců a kvasinek přeměňuje přebytek
homocysteinu na cystathionin a následně na cystein, z nějž vznikají
anorganické sirné sloučeniny, naproti tomu transsulfurace u bakterií a rostlin
používá zpětné reakce k produkci homocysteinu z anorganických sirných
soli (takto vzniklý homocystein je následně přeměněn remetylací na methionin a
může pak sloužit k donaci metylové skupiny). Obecně je možno konstatovat,
že savci jsou závislí na přívodu organických sloučenin síry (tedy methioninu a
částečně i cysteinu) potravou, zatímco rostliny a prokaryota jsou naopak
schopni organické sloučeniny syntetizovat z anorganických solí či sulfanu.
Lidská onemocnění intermediárního metabolismu síry jsou relativně vzácná,
nejběžnější ze všech těchto nemocí je klasická homocystinurie z deficitu
cystathionin beta-syntázy (CBS). Nejnovější práce předpokládají výskyt deficitu
CBS v evropských populacích mnohem vyšší (1:6 000 až 1: 20 000) než
je tradičně uváděno (1:100 000 až 1: 300 000), výskyt ostatních
nosologických jednotek se pohybuje v řádu 1:105 až 1:106.
Podstatná část nosologických jednotek uváděných v této kapitole se
projevuje zvýšenou koncentrací homocysteinu a jeho derivátů v tělesných
tekutinách, tedy hyperhomocysteinémií a homocystinurií. Základní klasifikace
homocystinurií je založena na místě enzymového bloku – deficit CBS je příkladem
homocystinurie s blokem v transsulfuraci, naproti tomu 6 dalších
jednotek je příkladem přímého či nepřímého bloku v remetylační cestě
homocysteinu. K nepřímému bloku v remetylační cestě vedou některé poruchy
v metabolismu kobalaminu či folátů, které jsou s methioninovým cyklem
úzce spojeny. Biochemicky lze tyto skupiny odlišit především vyšetřením
methioninu a cystathioninu – u deficitu CBS bývá obvykle přítomná výrazná
hypermethioninémie a výrazně snížená hladina cystathioninu, naproti tomu u
remetylačních poruch bývá methionin snížený či normální a cystathionin je
výrazně zvýšený.
Klinický obraz poruch metabolismu sirných aminokyselin je variabilní,
obvykle provázený mentálním postižením, u nemocí spojených s výraznou
hyperhomocysteinémií je obvyklý vznik trombóz v žilním i arteriálním
řečišti. U poruch v remetylaci homocysteinu bývá běžným příznakem
megaloblastová anemie z abnormalit v metabolismu jednouhlíkatých
sloučenin. Onemocnění této skupiny (kromě poruch sulfitoxidázy)jsou obvykle
ovlivnitelná dietní a vitaminovou léčbou, u homocystinurií je důležité i
podávání betainu (N,N,N-trimetylglycinu), který alternativní enzymovou reakcí
snižuje koncentraci homocysteinu jeho remetylací na methionin. Klasický deficit
CBS je v některých populacích vyhledávaným novorozeneckým screeningem,
pacienti léčení od narození mají velmi dobrou šanci na normální kvalitu života;
v ostatních případech je příslušný deficit zachycen až u symptomatických
jedinců a účinnost léčby je omezena již existujícím postižením pacienta
v době stanovení diagnózy.
|
Methionine adenosyl-transferase (MATI/III, SAMS, MATA) |
OMIM: 250850 |
|
|
S-Adenosylhomocysteine
hydrolase (AHCY, SAHH) |
OMIM: 180960 |
|
|
Cystathionine beta-synthase (CBS) |
OMIM: 236200 |
|
|
Gamma-cystathionase (CTH) |
OMIM: 219500 |
|
|
Sulfite oxidase (SUOX) |
OMIM: 272300 |
|
|
Deficity
molybdenového kofaktoru |
Molybdenum cofactor, type A MOCS1 Molybdenum cofactor, type B MOCS2 Molybdenum cofactor, type C Gephyrin (GEPH, KIAA1385) |
OMIM:252150, 603707 OMIM: 603708
OMIM: 603930 |
|
Methylenetetrahydrofolate reductase (MTHFR) |
OMIM: 236250 |
|
|
Homocystinuria-megaloblastic anemia Methionine synthase (MS), cb1G |
OMIM: 250940 |
|
|
Homocystinuria-megaloblastic
anemia Methionine synthase reductase (MSR), cb1E |
OMIM: 236270 |
|
|
Homocystinurie kombinovaná s MMA, typ cbIC |
Methylmalonyl CoA
mutase (adenosyl-cobalamin) and methionine synthase (ethylcobalamin) cb1C |
OMIM: 277400 |
|
Methylmalonyl CoA
mutase (adenosyl-cobalamin) and methionine synthase (methylcobalamin) cb1D |
OMIM: 277410 |
|
|
Methylmalonyl CoA
mutase (adenosyl-cobalamin) and methionine synthase (methylcobalamin) cb1F |
OMIM: 277380 |
|
|
Hereditary folate malabsorption |
OMIM: 229050 |
|
|
Transcobalamin II
(TC II, TC 2) |
OMIM: 275350 |
Physician’s Guide
to the Laboratory Diagnosis of Metabolic Diseases. 2nd Edition. Eds.
N. Blau, M. Duran, M. E. Blaskovics, K.M. Gibson. Springer Verlag, Berlin
Heidelberg, 2003. ISBN 3-540-42542-x.
The Metabolic and
Molecular Bases of Inherited Disease, 8th Edition by Charles R.
Scriver, Artur L. Beaudet, William S. Sly and David Valle, Mc Graw-Hill
Companies, USA 2001. ISBN 0-07-116336-0
Viktor Kožich