甜菜碱是一种天然物质,广泛分布在麦麸、小麦胚芽、菠菜、甜菜、微生物和水生无脊椎动物等动植物中,因为它看起来像甘氨酸,有三个额外的甲基,因此甜菜碱也被称为三甲基甘氨酸。
甜菜碱与其他渗透保护剂相比,一方面能降低水分子溶解蛋白质的能力,稳定蛋白质结构;其次,甜菜碱可以增加细胞的细胞质体积和含水量,以防止高渗条件下的脱水收缩。因此大量研究表明,小到细菌, 大到脊椎动物,细胞都需要吸收甜菜碱作为渗透保护剂,当组织处于高参状态时,可以补充额外甜菜碱来对抗渗透压力。
甜菜碱作为甲基供体在甜菜碱同型半胱氨酸甲基转移酶(BHMT)的作用下,向同型半胱氨酸转甲基生成蛋氨酸和二甲基甘氨酸。类似地,依赖维生素 B12 的蛋氨酸合成酶 (MS) 也可以催化同型半胱氨酸与从 5-甲基四氢叶酸供体获得甲基形成蛋氨酸。这些过程储存了蛋氨酸,解毒了同型半胱氨酸,是临床治疗疾病的基础。
有报道称高同型半胱氨酸可以诱导错误折叠的蛋白质,最终导致内质网应激反应,甜菜碱可以促进同型半胱氨酸转化成蛋氨酸,维持半胱氨酸水平,减轻内质网应激。除了减轻应激外,甜菜碱还抑制细胞凋亡。
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