Превращается ли глицин в треонин при некетотической гиперглицинемии?

В 40-е годы ХХ в. Роуз установил, какие аминокислоты являются незаменимыми, т.е. не синтезируются в организме человека и животных при их отсутствии в пище. И хотя треонин относится к незаменимым аминокислотам, еще в 80-е годы минувшего века выходило немало публикаций со схемами взаимопревращения треонина и глицина, катализируемого треонинальдолазой, что противоречит незаменимости треонина. В частности, увеличение содержания треонина в тканях людей, больных некетотической гиперглицинемией, объяснялось его синтезом из глицина под действием треонинальдолазы. Причем некоторые авторы приписывали серингидроксиметилтрансферазе, катализирующей взаимопревращение двух заменимых аминокислот, серина и глицина, идентичность треонинальдолазе. Это послужило установившемуся мнению, что треонин распадается под действием серингидроксиметилтрансферазы. Позже было установлено, что треонинальдолаза, столь активная у бактерий, отсутствует в тканях животных, и что серингидроксиметилтрансфераза млекопитающих на треонин не действует, следовательно, у млекопитающих невозможно альдольное расщепление треонина, не говоря о его обратимости. Казалось бы, после этого не должно быть сомнений в невозможности синтеза треонина в животном организме, ибо оба фермента, катализирующие его распад (треониндегидратаза и треониндегидрогеназа) расщепляют треонин необратимо, что было известно с момента открытия этих ферментов. Однако совсем недавно появились статьи, где превращение глицина в треонин у человека и млекопитающих приписывается треониндегидрогеназе, которая у людей вообще отсутствует. В данной статье на биохимическом уровне показана невозможность превращения глицина в треонин у человека и млекопитающих, что согласуется с фактом, что треонин – незаменимая аминокислота.

1. Майстер А. Биохимия аминокислот. М.: Иностранная литература, 1961. 530 с.

2. Schirch I., Gross T. Serine transhydroxymethylase Identification as the threonine and allothreonine aldolases. J. Biol. Chem. 1968;243(21):5651–5651.

3. Krieger I., Nigro M. Evidence for defective threonine metabolism in nonketotic hyperglycinaemia. J. Inher. Metab. Dis. 1983;6(1):40–43. doi: 10.1007/BF02391192

4. Krieger I., Booth F. Threonine dehydratase deficiency: a probable cause of non-ketotic hyperglycinaemia. J. Inher. Metab. Dis. 1984;7(2):53–56. doi: 10.1007/BF01805800

5. Yeung Y.G. Threonine aldolase is not a genuine enzyme in rat liver. Biochem J. 1986;237(1):187–190. doi: 10.1042/bj2370187

6. Pagani R., Leoncini R., Terzuoli L., Chen J., Pizzichini M., Marinello E. DL-allothreonine and Lthreonine aldolase in rat liver. Biochem. Soc. Trans. 1991;19(3):346S.

7. Ogawa H., Gomi T., Fujioka M. Serine hydroxymethyltransferase and threonine aldolase are they identical? Int. J. Biochem. Cell. Biol. 2000;32(3):289–301. doi: 10.1016/s1357-2725(99)00113-2

8. Swanson M.A., Miller K., Young S.P., Tong S., Ghaloul-Gonzalez L., Neira-Fresneda J., Schlichting L., Peck C., Gabel L., Friederich M., van Hove J.L.K. Cerebrospinal fluid amino acids glycine, serine, and threonine in nonketotic hyperglycinemia. J. Inherit Metab. Dis. 2022;45(4):734–747. doi: 10.1002/jimd.12500

9. Edgar A.J. The human L-threonine-3-dehydrogenase gene is an expressed pseudogene. BMC Biochem.2002;3:18. doi: 10.1186/1471-2156-3-18

10. Kim D., Fiske B.P., Birsoy K., Freinkman E., Kami K., Possemato R.L., Chudnovsky Y., Pacold M.E., Chen W.W., Cantor J.R., … Sabatini D.M. SHMT2 drives glioma cell survival in ischaemia but imposes a dependence on glycine clearance. Nature. 2015;520(7547):363–367. doi: 10.1038/nature14363

11. Покровский А.А. Роль биохимии в развитии науки о питании. M.: Наука, 1974. 127 с.

12. Watanabe R., Fujimura S., Kadowaki M., Ishibashi T. Effects of dietary threonine levels on the threonine-degrading enzyme activities and tissue threonine related amino acid concentration in rats. Anim. Sci. Technol. 1998;(69):108–116.

13. Housse J.D., Hall B.N., Brosnan J.T. Threonine metabolism in isolated rat hepatocytes. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 2001;281(6):Е1300–1307. doi: 10.1152/ajpendo.2001.281.6.E1300

14. Nagao K., Bannai M., Seki S., Mori M., Takahashi M. Adaptational modification of serine and threonine metabolism in the liver to essential amino acid deficiency in rats. Amino Acids. 2009;36(3):555–362. doi: 10.1007/s00726-008-0117-7

15. Neuberger A. Glycine formation from L-threonine. Comp. Biochem. 1981;(19A):257–303. doi: 10.1042/bst0071276

16. Bird M.I., Nunn P.B. Measurement of L-threonine aldolase activity in rat liver. Biochem. Soc. Trans. 1979;7(6):1274–1276. doi: 10.1042/bst0071274

17. Green M.L., Elliott W.H., The enzymic formation of aminoacetone from threonine and its further metabolism. Biochem. J. 1964;92(3):537–549. doi: 10.1042/bj0920537

18. Chuanchin H., Hao G., Jiaxu W., Weiguang L., Yide M., Mian W. Regulation of L-threonine dehydrogenase in somatic cell reprogramming. Stem Cells.2013;31(5):953–965. doi: 10.1002/stem.1335

19. Winkle L.J.V., Gallet V., Iannaccone P.M. Threonine appears to be essential for proliferation of human as well as mouse embryonic stem cells. Front. Cell. Dev. Biol. 2014:2:18. doi: 10.3389/fcell.2014.00018

20. Fubara B., Eckenrode F., Tresse T., Davis L. Purification and propertis of aminoacetone synthetase from beef liver mitochondria. J. Biol. Chem. 1986;261(26):12189–12196.

21. Bender D.A. Amino acid metabolism. L., 2012. 480 p.

22. Малиновский А.В. Причины незаменимости треонина у человека и млекопитающих в сравнительном аспекте. Биохимия. 2017;82(9):1055–1060. doi: 10.1134/S0006297917090097