氨基酸衍生物代謝（一）
氨基酸除了構成蛋白和氧化分解之外，還可用來合成多種生物活性分子，如一碳單位、激素、神經遞質等。
一碳單位（one-carbon unit）是含一個碳原子的基團，甲烷和二氧化碳例外。主要有甲基、亞甲基（甲叉基、甲烯基）、次甲基（甲川基、甲炔基）、羟甲基、亞氨甲基和甲酰基。
作為一種基團，一碳單位不能獨立存在，隻能連接在載體上。主要的載體是四氫葉酸（FH4），一碳單位連接在其5位和10位氮上。
四氫葉酸除甲基外，其它一碳單位之間可以互相轉化。在一碳單位轉化和利用的過程中還會涉及到維生素B2、B6和B12。
葉酸代謝。引自IUBMB Life. 2008一碳單位是甲基供體，與腎上腺素、肌酸、膽堿、嘌呤、嘧啶等的生物合成有關。快速增殖的細胞對此需求較高，所以對相關物質的缺乏更為敏感。比如抑制葉酸代謝可用來抗菌，人體缺乏葉酸容易貧血，孕期要補充葉酸等等。
一碳單位的主要來源是氨基酸的碳架氧化，特别是甘氨酸。甘氨酸裂解可生成亞甲基四氫葉酸；氧化脫氨生成的乙醛酸可産生次甲基四氫葉酸，乙醛酸氧化生成的甲酸可生成甲酰基四氫葉酸。
蘇氨酸和絲氨酸都可轉化為甘氨酸，從而産生一碳單位。絲氨酸轉化時還産生亞甲基四氫葉酸。
組氨酸分解時産生亞氨甲基四氫葉酸，脫氨後産生次甲基四氫葉酸。甲硫氨酸生成的S-腺苷甲硫氨酸（SAM）可為多種反應提供甲基，産生的高半胱氨酸可從四氫葉酸接受甲基，再生甲硫氨酸，構成一個循環，稱為甲硫氨酸循環。
甲硫氨酸循環。引自themedicalbiochemistrypage氨基酸脫羧會形成胺類化合物，包括多種生物活性物質，比如激素、神經遞質、組胺、多胺等。
酪氨酸被酪氨酸羟化酶（TH）催化，生成二羟苯丙氨酸，即多巴（dopa）。多巴脫羧酶（DDC）催化形成多巴胺（dopamine），多巴胺β-羟化酶（DBH）催化形成去甲腎上腺素，再被苯乙醇胺N-甲基轉移酶（PNMT）催化，接受SAM的甲基形成腎上腺素。後三種激素統稱兒茶酚胺類激素，對心血管和神經系統有重要作用。
兒茶酚胺激素的合成。引自themedicalbiochemistrypage多巴的另一個去向是氧化成多巴醌，再自發聚合形成黑色素。此途徑的問題可引起白化病。
色氨酸羟化酶（TPH）催化色氨酸形成5-羟色氨酸（5-HTP），然後被DDC催化脫羧，形成5-羟色胺（5-HT）。5-羟色胺也稱血清素（serotonin），是一種神經遞質，與神經興奮、小動脈和支氣管平滑肌收縮、胃腸道肽類激素的釋放有關。
5-羟色胺和褪黑激素的合成。引自themedicalbiochemistrypage血清素給人帶來愉悅感和幸福感，缺乏則易導緻強迫症、焦躁、抑郁等。5-羟色胺從神經元釋放後，大多數會迅速被一種再攝取機制重新轉運回去。這種機制由5-羟色胺再攝取轉運蛋白（SERT，SLC6A4）控制。
選擇性5-羟色胺再攝取抑制劑（SSRIs）可抑制這種過程，使5-羟色胺在突觸間隙中的存在時間延長，起到抗抑郁作用。但過量5-羟色胺也會導緻毒性，即5-羟色胺綜合症（SS），包括神經肌肉異常，自主神經過度活躍和精神狀态改變。
5-羟色胺再攝取與5-羟色胺綜合征。引自 Int J Tryptophan Res. 2019在松果體和視網膜中，5-羟色胺被進一步乙酰化和甲基化，生成褪黑激素（melatonin）。褪黑激素合成後儲存在松果體内，支配松果體的交感神經興奮會促進其合成與釋放。
褪黑激素交感神經分泌的去甲腎上腺素激活β-腎上腺素受體，導緻cAMP水平升高，PKA磷酸化并激活芳烷基胺N-乙酰基轉移酶（AA-NAT）。後者是褪黑激素合成的限速酶。
褪黑素通過抑制其他神經遞質（如多巴胺和GABA）的合成和分泌發揮作用，例如促進睡眠等。褪黑激素的合成和分泌受人體内源性晝夜節律和光照控制，在白天保持較低水平，在夜晚和黑暗中增加。內源節律由下丘腦視交叉上核（SCN）的晝夜節律系統驅動，例如Clock基因的表達以大約24小時的晝夜節律振蕩。光照調節則通過視網膜下丘腦束和SCN起作用（Int J Mol Sci. 2019）。
光照調控褪黑激素合成。引自Int J Mol Sci. 2019在老年人中，褪黑激素濃度降低，其節律的幅度也随着年齡的增長而降低，從而導緻睡眠呈分散模式（Endotext [Internet]. South Dartmouth (MA): MDText.com, Inc.; 2000-.）。
褪黑激素可以調節晝夜節律，所以可用于改善睡眠、調整時差等。另外，褪黑激素也有調節個體發育、性腺功能以及能量代謝等作用，也有報道其抗氧化、抗腫瘤作用。但不要将其當作神藥，更不要盲目服用。因為其作用與晝夜節律有關，所以不僅其劑量需要單獨調整，因人而異，而且服用時間也很重要。濫用容易導緻節律紊亂，甚至性腺功能異常等。
谷氨酸脫羧生成γ-氨基丁酸（GABA），是有抑制作用的神經遞質。分泌GABA的神經元稱為GABA能神經元。GABA是中樞神經系統的主要抑制性神經遞質，與谷氨酸的興奮作用相對。
GABA合成。引自themedicalbiochemistrypage如果抑制和興奮之間的平衡被破壞，會導緻多種問題。GABA不足可能導緻過度興奮，例如癫痫，痙攣性疾病等。所以GABA激動劑有抗癫痫作用。
神經元的興奮-抑制平衡與癫痫發作。引自Children (Basel). 2019參考文獻：
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