有關轉甲基作用（transmethylation）在體內胺基酸代謝過程的敘述，下列何者正確？

本題觀念：轉甲基作用（Transmethylation）與胺基酸代謝

本題主要測驗考生對於體內「轉甲基作用」及其在不同胺基酸代謝路徑中角色的理解。 轉甲基作用是指甲基（-CH₃）從一個化合物轉移到另一個化合物的過程。在人體中，最主要的甲基提供者是 S-腺苷甲硫胺酸（S-adenosylmethionine, SAM）。SAM 參與的反應即為典型的轉甲基反應。

選項分析

• A. tyrosine代謝為fumarate和acetoacetate的過程需要轉甲基作用

  • 分析：錯誤。
  • 理由：Tyrosine（酪胺酸）的分解代謝路徑如下：Tyrosine → p-Hydroxyphenylpyruvate → Homogentisate → Maleylacetoacetate → Fumarylacetoacetate → Fumarate + Acetoacetate。
  • 此過程涉及轉胺（transamination）、氧化、異構化及水解反應，並不需要轉甲基作用（甲基轉移）。
  • 補充：Tyrosine 若要合成 Epinephrine（腎上腺素），則在最後一步驟（Norepinephrine → Epinephrine）需要 SAM 參與轉甲基，但題目問的是「代謝為 fumarate 和 acetoacetate」（即分解代謝），故不需轉甲基。

• B. 苯酮尿症（phenylketonuria）是因為phenylalanine hydroxylase的缺陷，使體內的轉甲基作用無法順利運作

  • 分析：錯誤。
  • 理由：苯酮尿症（PKU）的主因是 Phenylalanine hydroxylase (PAH) 酵素缺乏，導致 Phenylalanine 無法透過「羥化作用（Hydroxylation）」轉變為 Tyrosine。
  • 這是一個羥化反應的缺陷，而非轉甲基作用的缺陷。雖然 PKU 可能因 Tyrosine 生成減少而間接影響下游需要 Tyrosine 的產物（如 Catecholamines），但其病理機轉本身並非轉甲基作用無法運作。

• C. 體內合成phosphatidylcholine和creatine的過程，皆與轉甲基作用有關

  • 分析：正確。
  • 理由：體內的轉甲基作用（消耗 SAM）主要用於兩個途徑：
    1. Creatine（肌酸）的合成：在肝臟中，Guanidinoacetate 接受來自 SAM 的甲基，生成 Creatine。這是體內消耗 SAM 最多的反應之一。
    2. Phosphatidylcholine（磷脂醯膽鹼）的合成：在肝臟中，Phosphatidylethanolamine 接受來自 3 個 SAM 的甲基，經由 PEMT 酵素生成 Phosphatidylcholine。
  • 這兩個反應是人體轉甲基代謝中甲基消耗量最大的途徑，因此皆與轉甲基作用密切相關。

• D. 人體內生成（de novo synthesis）methionine的過程無需轉甲基作用

  • 分析：錯誤。
  • 理由：
    1. 定義問題：嚴格來說，Methionine 是必需胺基酸，人體無法從頭合成（de novo synthesis）其碳骨架。
    2. 再生成（Remethylation）：人體可以將代謝產生的 Homocysteine（同半胱胺酸）「再甲基化」回 Methionine。這個過程需要 Methionine Synthase，並以 N5-Methyl-tetrahydrofolate (N5-Methyl-THF) 作為甲基提供者（維生素 B12 為輔酶）。這本身就是一個「甲基轉移」的反應（從葉酸轉給同半胱胺酸）。
    3. 無論是解釋為「人體無法從頭合成」（敘述本身前提錯誤）或是「再生成過程」（確實涉及甲基轉移），該選項敘述皆不適當或錯誤。但相較之下，選項 C 是生化學教科書中強調的標準重點。

答案解析

正確答案是 C。 轉甲基作用的核心在於 SAM 作為甲基提供者。生化學研究明確指出，人體內絕大部分的 SAM（甲基基團）是用於合成 Creatine 和 Phosphatidylcholine。這兩個反應是轉甲基作用最具代表性的生理功能。

核心知識點

考生應掌握以下「單碳代謝（One-carbon metabolism）」與轉甲基作用的重點：

1. 甲基提供者：SAM (S-adenosylmethionine) 是體內通用的甲基活化形式。
2. 主要消耗途徑：
   • Creatine 合成：Guanidinoacetate + SAM → Creatine (消耗量最大)。
   • Phosphatidylcholine 合成：Phosphatidylethanolamine + 3 SAM → Phosphatidylcholine。
   • Epinephrine 合成：Norepinephrine + SAM → Epinephrine。
   • DNA/RNA 甲基化。
3. Methionine 循環：Met → SAM → SAH → Homocysteine。
   • Homocysteine 可經由 Methionine Synthase (需 B12, N5-Methyl-THF) 轉回 Methionine。
   • Homocysteine 可經由 Transsulfuration pathway (需 B6) 代謝為 Cysteine。
4. PKU 病理：Phenylalanine hydroxylase 缺乏，阻斷 Phe → Tyr (羥化反應)，導致 Phe 堆積。

參考資料

1. McBreairty, L. E., et al. "The nutritional burden of methylation reactions." Current Opinion in Clinical Nutrition & Metabolic Care 16.1 (2013): 53-58. (指出 Creatine 和 PC 合成消耗了大部分的甲基)
2. Harper's Illustrated Biochemistry, Amino Acid Metabolism.
3. Nelson & Cox, Lehninger Principles of Biochemistry, Amino Acid Oxidation and Production of Urea.