journal article·2021

Biomedical applications of methionine-based systems

Jie Liu, Jun Huang, Peikun Xin, Guiting Liu, Jun Wu

Biomaterials Science· Volume 9· Issue 6
Publisher page

Abstract

Methionine (Met), an essential amino acid in the human body, possesses versatile features based on its chemical modification, cell metabolism and metabolic derivatives. Benefitting from its multifunctional properties, Met holds immense potential for biomedical applications. In this review, we systematically summarize the recent progress in Met-based strategies for biomedical applications. First, given the unique structural characteristics of Met, two chemical modification methods are briefly introduced. Subsequently, due to the disordered metabolic state of tumor cells, applications of Met in cancer treatment and diagnosis are summarized in detail. Furthermore, the efficacy of S-adenosylmethionine (SAM), as the most important metabolic derivative of Met, for treating liver diseases is mentioned. Finally, we analyze the current challenges and development trends of Met in the biomedical field, and suggest that Met-restriction therapy might be a promising approach to treat COVID-19.
Source: openalex_inverted_index · Quality: candidate unverified · Source record ↗

Research context

OpenAlex topics: Amino Acid Enzymes and Metabolism · Metabolism and Genetic Disorders · Diet and metabolism studies

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Key Laboratory of Sensing Technology and Biomedical Instrument of Guangdong Province

School of Biomedical Engineering

Sun Yat-sen University

Guangzhou 510006

China

The State Key Laboratory of Polymer Materials Engineering

Polymer Research Institute

Sichuan University

Chengdu 610065

Funding

National Science and Technology Major Project · Guangdong Province Introduction of Innovative R&D Team · National Natural Science Foundation of China · China Postdoctoral Science Foundation · Fundamental Research Funds for the Central Universities · Sun Yat-sen University

References (100+)

Show source-provided references
1. Mueller · J. Biol. Chem. · 1923 · 56 · 15710.1016/S0021-9258(18)85612-5 ↗
2. Moskovitz · Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. · 2001 · 98 · 1292010.1073/pnas.231472998 ↗
3. Levine · IUBMB Life · 2000 · 50 · 30110.1080/15216540051081056 ↗
4. Moskovitz · Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. · 1997 · 94 · 958510.1073/pnas.94.18.9585 ↗
5. Brosnan · J. Nutr. · 2006 · 136 · 1636S10.1093/jn/136.6.1636S ↗
6. J.-H. E. Joo , R. H.Andronikos and R.Saffery , in Handbook of Epigenetics , Elsevier , 2011 , pp. 281–293
7. Drabkin · Mol. Cell. Biol. · 1998 · 18 · 514010.1128/MCB.18.9.5140 ↗
8. Deming · Bioconjugate Chem. · 2017 · 28 · 69110.1021/acs.bioconjchem.6b00696 ↗
9. Finkelstein · J. Nutr. · 2006 · 136 · 1750S10.1093/jn/136.6.1750S ↗
10. Mato · Annu. Rev. Nutr. · 2008 · 28 · 27310.1146/annurev.nutr.28.061807.155438 ↗
11. Mudd · Am. J. Clin. Nutr. · 2007 · 85 · 1910.1093/ajcn/85.1.19 ↗
12. Stead · Am. J. Clin. Nutr. · 2006 · 83 · 510.1093/ajcn/83.1.5 ↗
13. Englesberg · J. Bacteriol. · 1952 · 63 · 67510.1128/JB.63.5.675-680.1952 ↗
14. Chello · Cancer Res. · 1973 · 33 · 1898
15. Cellarier · Cancer Treat. Rev. · 2003 · 29 · 48910.1016/S0305-7372(03)00118-X ↗
16. Cavuoto · Cancer Treat. Rev. · 2012 · 38 · 72610.1016/j.ctrv.2012.01.004 ↗
17. Yanagida · Biochim. Biophys. Acta, Biomembr. · 2001 · 1514 · 29110.1016/S0005-2736(01)00384-4 ↗
18. Lin · Neoplasia · 2004 · 6 · 7410.1016/S1476-5586(04)80054-X ↗
19. Chen · Chin. Sci. Bull. · 2013 · 58 · 237910.1007/s11434-013-5733-2 ↗
20. Fridel · Drugs · 1989 · 38 · 38910.2165/00003495-198938030-00004 ↗
21. Shen · Plant J. · 2002 · 29 · 37110.1046/j.1365-313X.2002.01221.x ↗
22. Finkelstein · J. Nutr. Biochem. · 1990 · 1 · 22810.1016/0955-2863(90)90070-2 ↗
23. Mudd · Metab., Clin. Exp. · 1975 · 24 · 72110.1016/0026-0495(75)90040-2 ↗
24. Thompson · J. Altern. Complementary Med. · 2009 · 15 · 52310.1089/acm.2008.0402 ↗
25. Chawla · Am. J. Physiol.: Gastrointest. Liver Physiol. · 1998 · 275 · G125
26. M. Hardy , I.Coulter , S. C.Morton , J.Favreau , S.Venuturupalli , F.Chiappelli , F.Rossi , G.Orshansky , L. K.Jungvig and E. A.Roth , in Database of Abstracts of Reviews of Effects (DARE): Quality-assessed Reviews [Internet] , Centre for Reviews and Dissemination , UK , 2002
27. Kumar · Biotechnol. Adv. · 2005 · 23 · 4110.1016/j.biotechadv.2004.08.005 ↗
28. Aledo · Protein Sci. · 2019 · 28 · 178510.1002/pro.3698 ↗
29. Wu · Angew. Chem., Int. Ed. · 2015 · 54 · 921810.1002/anie.201503863 ↗
30. Bentley · Chem. Soc. Rev. · 2005 · 34 · 60910.1039/b418284g ↗
31. Luo · FASEB J. · 2009 · 23 · 46410.1096/fj.08-118414 ↗
32. Zhu · Hepatol. Res. · 2012 · 42 · 74110.1111/j.1872-034X.2012.00996.x ↗
33. Xu · Adv. Healthcare Mater. · 2020 · 9 · e190150210.1002/adhm.201901502 ↗
34. Hu · Biomater. Sci. · 2020 · 8 · 494010.1039/D0BM01070G ↗
35. Zhang · Biomater. Sci. · 2019 · 7 · 423010.1039/C9BM00991D ↗
36. Martínez · Amino acids · 2017 · 49 · 209110.1007/s00726-017-2494-2 ↗
37. Hernández · Vet. Anim. Sci. · 2017 · 3 · 410.1016/j.vas.2017.04.002 ↗
38. Tesseraud · Br. J. Nutr. · 2008 · 101 · 113210.1017/S0007114508159025 ↗
39. Li · Int. J. Mol. Sci. · 2019 · 20 · 86810.3390/ijms20040868 ↗
40. Levine · Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. · 1996 · 93 · 1503610.1073/pnas.93.26.15036 ↗
41. Petrossian · Mol. Cell. Proteomics · 2011 · 10 · 110.1074/mcp.M110.000976 ↗
42. Grillo · Amino Acids · 2008 · 34 · 18710.1007/s00726-007-0500-9 ↗
43. Bhattacharyya · RNA Biol. · 2016 · 13 · 81010.1080/15476286.2016.1195943 ↗
44. Pestova · Cell. Mol. Life Sci. · 2000 · 57 · 65110.1007/PL00000726 ↗
45. Di Buono · J. Nutr. · 2003 · 133 · 73310.1093/jn/133.3.733 ↗
46. Brosnan · Livest. Sci. · 2007 · 112 · 210.1016/j.livsci.2007.07.005 ↗
47. Kotb · Pharmacol. Ther. · 1993 · 59 · 12510.1016/0163-7258(93)90042-C ↗
48. Murray · World J. Gastroenterol. · 2019 · 25 · 430010.3748/wjg.v25.i31.4300 ↗
49. Maldonado · Exp. Biol. Med. · 2018 · 243 · 10710.1177/1535370217740860 ↗
50. Riedijk · Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. · 2007 · 104 · 340810.1073/pnas.0607965104 ↗
51. Milovanovic · Life Sci. · 2017 · 191 · 910.1016/j.lfs.2017.10.008 ↗
52. Finkelstein · Int. J. Biochem. Cell Biol. · 2000 · 32 · 38510.1016/S1357-2725(99)00138-7 ↗
53. Obeid · Nutrients · 2013 · 5 · 348110.3390/nu5093481 ↗
54. Reed · J. Theor. Biol. · 2004 · 226 · 3310.1016/j.jtbi.2003.08.001 ↗
55. Martinov · Biochim. Biophys. Acta · 2010 · 1804 · 8910.1016/j.bbapap.2009.10.004 ↗
56. Finkelstein · Am. J. Clin. Nutr. · 2003 · 77 · 109410.1093/ajcn/77.5.1094 ↗
57. Finkelstein · Eur. J. Pediatr. · 1998 · 157 · S4010.1007/PL00014300 ↗
58. Koutmos · Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. · 2010 · 107 · 2095810.1073/pnas.1011448107 ↗
59. Riedijk · Am. J. Clin. Nutr. · 2007 · 86 · 112010.1093/ajcn/86.4.1120 ↗
60. Wang · Biomater. Sci. · 2019 · 7 · 421810.1039/C9BM00907H ↗
61. Wu · J. Nutr. · 2004 · 134 · 48910.1093/jn/134.3.489 ↗
62. Cantoni · J. Am. Chem. Soc. · 1952 · 74 · 294210.1021/ja01131a519 ↗
63. Lu · Physiol. Rev. · 2012 · 92 · 151510.1152/physrev.00047.2011 ↗
64. Clarke · Homocysteine Health Dis. · 2001 · 63
65. Vance · Biochim. Biophys. Acta, Lipids Lipid Metab. · 1997 · 1348 · 14210.1016/S0005-2760(97)00108-2 ↗
66. Cui · J. Biol. Chem. · 1993 · 268 · 1665510.1016/S0021-9258(19)85468-6 ↗
67. Brosnan · Mol. Genet. Metab. · 2010 · 100 · S4910.1016/j.ymgme.2010.02.020 ↗
68. Khaikin · Eur. J. Paediatr. Neurol. · 2018 · 22 · 36910.1016/j.ejpn.2018.02.007 ↗
69. Liao · Int. J. Cancer · 2009 · 124 · 81610.1002/ijc.23979 ↗
70. Cernei · Int. J. Mol. Sci. · 2013 · 14 · 1389310.3390/ijms140713893 ↗
71. Chen · Behav. Brain Res. · 2017 · 316 · 110.1016/j.bbr.2016.06.004 ↗
72. Zhang · Mol. Med. Rep. · 2016 · 14 · 289
73. Fontecave · Trends Biochem. Sci. · 2004 · 29 · 24310.1016/j.tibs.2004.03.007 ↗
74. Zhang · Biomater. Sci. · 2019 · 7 · 196210.1039/C9BM00009G ↗
75. Fontecave · Trends Biochem. Sci. · 2004 · 29 · 24310.1016/j.tibs.2004.03.007 ↗
76. Xie · ChemBioChem · 2020 · 21 · 46110.1002/cbic.201900533 ↗
77. Rodriguez · Isr. J. Chem. · 2016 · 56 · 60710.1002/ijch.201400116 ↗
78. Kramer · ACS Macro Lett. · 2015 · 4 · 128310.1021/acsmacrolett.5b00651 ↗
79. Brot · Trends Biochem. Sci. · 1982 · 7 · 13710.1016/0968-0004(82)90204-3 ↗
80. Fernández-Sánchez · Int. J. Mol. Sci. · 2011 · 12 · 311710.3390/ijms12053117 ↗
81. Zhang · Chem. Eng. J. · 2020 · 392 · 12377510.1016/j.cej.2019.123775 ↗
82. Li · Chin. J. Polym. Sci. · 2020 · 38 · 114910.1007/s10118-020-2486-7 ↗
83. Hoshi · J. Physiol. · 2001 · 531 · 110.1111/j.1469-7793.2001.0001j.x ↗
84. Stadtman · Biochim. Biophys. Acta · 2005 · 1703 · 13510.1016/j.bbapap.2004.08.010 ↗
85. Rodriguez · Biomacromolecules · 2013 · 14 · 361010.1021/bm400971p ↗
86. Xu · Adv. Healthcare Mater. · 2016 · 5 · 197910.1002/adhm.201600292 ↗
87. Li · J. Biomed. Nanotechnol. · 2017 · 13 · 51310.1166/jbn.2017.2370 ↗
88. Raza · Biomater. Sci. · 2019 · 7 · 202310.1039/C9BM00139E ↗
89. Yang · Mater. Horiz. · 2020 · 7 · 74610.1039/C9MH01197H ↗
90. Wollenberg · Biomaterials · 2018 · 178 · 52710.1016/j.biomaterials.2018.03.057 ↗
91. Lindorff-Larsen · Anal. Biochem. · 2000 · 286 · 30810.1006/abio.2000.4807 ↗
92. Augspurger · J. Nutr. · 2005 · 135 · 171210.1093/jn/135.7.1712 ↗
93. Toennies · J. Biol. Chem. · 1940 · 132 · 45510.1016/S0021-9258(18)73428-5 ↗
94. Vithayathil · J. Biol. Chem. · 1960 · 235 · 234310.1016/S0021-9258(18)64624-1 ↗
95. Perlmann · J. Am. Chem. Soc. · 1962 · 84 · 45210.1021/ja00862a026 ↗
96. Kramer · Biomacromolecules · 2012 · 13 · 171910.1021/bm300807b ↗
97. Ou · Biomater. Sci. · 2019 · 7 · 249110.1039/C9BM00344D ↗
98. Kramer · Biomacromolecules · 2010 · 11 · 366810.1021/bm101123k ↗
99. Gharakhanian · Biomacromolecules · 2015 · 16 · 180210.1021/acs.biomac.5b00372 ↗
100. Li · Chem. Commun. · 2020 · 56 · 374110.1039/D0CC00377H ↗