به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، متابولیسم گروه متیل متعلق به یک زمینه تحقیقاتی نسبتاً کم مطالعه است. اهمیت آن در این واقعیت نهفته است که مسیرهای متابولیکی گروه متیل برای تبدیل موفقیت‌آمیز مواد مغذی رژیم غذایی به بلوک‌های ساختمانی اساسی برای انجام هر واکنش متیلاسیون سلولی بسیار مهم است. گروه‌های متیل در بسیاری از عملکردهای سلولی مانند متیلاسیون DNA، بیوسنتز پروتئین و نوکلئوتید نقش اساسی دارند. به ویژه، متیلاسیون DNA مسئول سازماندهی ژنوم در مناطق خاموش و فعال رونویسی است. زندگی با تغییر مداوم شرایط محیطی مشخص می‌شود که با تغییر در متیلاسیون DNA برطرف می‌شود. این رابطه به طور فزاینده ای مورد توجه قرار می‌گیرد زیرا برای تمایز، پیری و سرطان اهمیت اساسی دارد. 
متابولیسم گروه متیل
دو مسیر متابولیک اصلی وجود دارد که مکمل‌سازی گروه‌های متیل را در سلول پستانداران تنظیم می‌کند: (1) متابولیسم یک کربن و (2) متابولیسم پلی آمین.
متابولیسم تک کربنی
متابولیسم یک کربن از چرخه فولات، چرخه متیونین (METZ) و مسیر ترانس سولفوراسیون تشکیل شده است. متابولیسم یک کربن با یک سری واکنش‌های چرخه‌ای مشخص می‌شود که در هر بار یک گروه یک کربنی منتقل می‌شود. علاوه بر عملکرد ارائه گروه‌های متیل برای همه واکنش‌های متیلاسیون از جملهDNA، RNA  و پروتئین‌ها، متابولیسم تک کربنی نیز برای تولید فسفولیپیدها و نوکلئوتیدها در طول تکثیر ضروری است.
چرخه فولات
چرخه فولات هم در سیتوزول و هم در میتوکندری اتفاق می‌افتد و با جذب فولات با تغذیه شروع می‌شود. فولات شکل محلول در آب ویتامین B9 است و به شکل کاهش یافته تتراهیدروفولات (THF) توسط گیرنده‌های فولات وارد سیتوزول می‌شود. THF توسط سرین هیدروکسی متیل ترانسفرازهای 1/2 (SHMT1/2) به 5،10-متیلن-THF تبدیل می‌شود و این در سیتوزول یا میتوکندری اتفاق می‌افتد. برای این واکنش، عمدتاً سرین و تا حدی گلیسین به عنوان اهداکنندگان گروه کربن عمل می‌کنند. در مرحله بعد، 5،10-متیلن-THF توسط متیلن تتراهیدروفولات ردوکتاز (MTHFR) به 5-متیل-THF تبدیل می‌شود. 
چرخه متیونین
چرخه متیونین با متیلاسیون مجدد هموسیستئین (HCY) به متیونین (MET) توسط متیونین سنتاز (MTR) شروع می‌شود. برای این واکنش، 5-متیل-THF، تولید شده در چرخه فولات توسط MTHFR، و ویتامین B12 به عنوان کوفاکتور مورد نیاز است. در برخی بافت‌ها، مانند کلیه‌ها یا کبد، واکنش متیلاسیون مجدد می‌تواند توسط آنزیم‌های دیگری مانند بتائین-هموسیستئین-S-متیل ترانسفراز (BHMT) نیز انجام شود. در این واکنش، 5-متیل-THF با بتائین به عنوان دهنده گروه متیل جایگزین می‌شود. متعاقباً، تحت مصرف ATP، آدنیلاسیون MET تشکیل شده منجر به تشکیل S-adenosyl-L-methionine (SAM) می‌شود، که به عنوان یک مولکول مرکزی عمل می‌کند که تمام واکنش‌های متیلاسیون، از جمله متیلاسیون DNA و هیستون، را با اهدای یک متیل تامین می‌کند. 
مسیر ترانس سولفوراسیون
مسیر دیگری غیر از METZ که در آن HCY متابولیزه می‌شود، مسیر ترانس سولفوراسیون است. در واقع، تقریباً 60 درصد از HCY سلولی در این چرخه استخراج می‌شود. واکنش‌ها در این مسیر متابولیک برگشت‌ناپذیر هستند و به ویتامین B6 به عنوان کوفاکتور برای فعالیت آنزیمی آغازگر آنزیم سیستاتیونین ب-سنتاز (CBS) نیاز دارند. این آنزیم تبدیل HCY به سیستاتیون را کاتالیز می‌کند. در مراحل بعدی چرخه، سیستاتیون به سیستئین و در نهایت به گلوتاتیون تبدیل می‌شود. بر خلاف فولات و MET، HCY نمی‌تواند توسط تغذیه جذب شود. باید از طریق فرآیندهای متابولیکی در خود بدن انسان سنتز شود. 
تاثیر متابولیسم تک کربنی و متابولیسم پلی آمین بر اپی ژنتیک و سرطان
تأثیر متابولیک بر اپی ژنتیک
تأثیر متابولیسم تک کربن و پلی آمین بر اپی ژنتیک پیچیده و متنوع است. مواد مغذی موجود در غذای روزانه ما می‌تواند بیان ژن را با تأثیرگذاری بر مکانیسم‌های مختلف اپی ژنتیکی تنظیم کند. از یک طرف، موادی وجود دارند که مستقیماً در دسترس بودن SAM را تنظیم می‌کنند یا برای سنتز جدید آدنوزین، گوانوزین و تیمین مورد نیاز هستند. این مواد مغذی اجزای متابولیسم تک کربنی هستند، مانند فولات، ریبوفلاوین، بتائین، سرین و متیونین. حضور استیل-CoA با اتصال گروه‌های استیل به پروتئین‌های هیستون مربوطه مرتبط است، در حالی که افزایش غلظت نسخه دی استیل شده آن با مهار هیستون استیل ترانسفرازها مرتبط است. SAM به عنوان بازیگر اصلی در تنظیم توانایی سلول برای اتصال گروه های متیل به DNA و همچنین هیستون‌ها شناخته شده است. از طریق دسترسی به SAM، هم DNA متیل ترانسفرازها (DNMTs)، و هم HMT ها، قابل تنظیم هستند.
تأثیر متابولیک بر رشد و پیشرفت سرطان
از آنجایی که سلول‌های سرطانی یک نوع سلولی با تکثیر بالا هستند، برای حفظ نرخ‌های تکثیر بالا و در نتیجه بقای سلولی، به سطح بالایی از عرضه خارجی لیپیدها، اسیدهای آمینه و کربوهیدرات‌ها نیاز است. بنابراین، سلول‌های سرطانی باید متابولیسم خود را در تامین اکسیژن و مواد مغذی تنظیم کنند. در اواسط دهه 1920، شواهد اولیه برای تغییر فرآیندهای متابولیک در سلول‌های سرطانی توسط اتو واربورگ ارائه شد. با "اثر Warburg"، او تغییر متابولیک در سلول‌های سرطانی را از فسفوریلاسیون اکسیداتیو به افزایش نرخ گلیکولیز هوازی برای تولید مقادیر قابل توجهی بالاتر ATP توصیف کرد. مشخص شد که رژیم غذایی کم فولات قادر به کاهش تعداد سلول‌های سرطانی در خون کودکان مبتلا به لوسمی حاد است. این کشف منجر به معرفی داروهای موسوم به آنتی فولات شد که برای درمان بیماری‌های مختلف سرطانی مورد استفاده بالینی قرار دارند. به عنوان نمونه‌هایی از این داروها، متوترکسات و فلورواوراسیل قابل توجه ترین هستند که هر دو به عنوان مهارکننده‌های سنتز THF یا تیمیدین عمل می‌کنند.
تغذیه و ترکیبات استخراج شده از گیاهان موثر بر متابولیسم تک کربن و پلی آمین
تغذیه
بسیاری از اجزای کلیدی لازم برای تکمیل سلول با بلوک‌های ساختمانی اساسی برای انجام تمام تغییرات اپی ژنتیکی را می‌توان از طریق تغذیه روزانه به دست آورد. این شامل بتائین، فولات متیونین، سرین و بیشتر پلی آمین‌ها می‌شود. از طریق هضم مواد غذایی حاوی این اجزا، نسبت حیاتی SAM:SAH در سلول‌ها را می‌توان تعدیل کرد و این به طور مستقیم بر توانایی سلول‌ها برای اعمال گروه‌های متیل به DNA دو رشته‌ای یا سنتز نوکلئوتیدهای لازم برای تکثیر سلولی تأثیر می‌گذارد. . از آنجایی که فرآیند پیری و یکی از شایع‌ترین بیماری‌های مرتبط با پیری، یعنی سرطان، هر دو با وقوع هیپومتیلاسیون جهانی DNA مرتبط هستند، به نظر می‌رسد مکمل‌سازی مناسب گروه‌های متیل در تغذیه روزانه برای سلامتی ضروری است. علاوه بر این، شواهد فزاینده‌ای وجود دارد که ترکیب باکتری‌های روده ما تأثیر مهمی بر متابولیسم تک کربنی دارد. به عنوان مثال، نشان داده شده است که لاکتوباسیلوس پلانتاروم در صورت موجود بودن اسید پارا آمینو بنزوئیک (PABA) قادر به تولید فولات است و این فرآیند متابولیک قادر به تأثیر بر بیان ژن است. 
بیشتر و بیشتر مشهود است که مکانیسم‌های اپی ژنتیک، به ویژه متیلاسیون DNA، به‌عنوان هماهنگ‌کننده‌های استفاده از ژنوم متمایز عمل می‌کنند که با تعامل مستقیم با شرایط محیطی برای کمک به انواع سلول‌های سازگار شکل گرفته‌اند. با این حال، مسیرهای متابولیکی گروه متیل که در تک تک سلول‌های ما عمل می‌کنند، برای تبدیل یک نوکسای اگزوژن، یعنی تغذیه، به یک متیلوم مناسب مورد نیاز هستند. در طول هر تقسیم سلولی حدود 20 میلیون گروه متیل لازم است. بنابراین، باید استنباط کرد که زوال و ناکارآمدی این مسیرهای متابولیکی کلیدی گروه متیل ممکن است به انحرافات متیلاسیون DNA کمک کند همانطور که در فرآیندهای تمایززدایی، پیری و شروع سرطان مشاهده کردیم و به طور موجهی نقش علت و معلولی آن‌ها را به عهده می‌گیرد. 
پایان مطلب/