Mặc dù methionine không được tổng hợp ở các loài động vật có vú, chúng có thể sử dụng methionine trong nhiều con đường sinh hóa khác nhau:

Sự tạo homocysteine

Methionine được chuyển hóa thành S-adenosylmethionine (SAM) nhờ (1) methionine adenosyltransferase.

SAM đóng vai trò là chất cung cấp nhóm methyl trong nhiều phản ứng cần enzym (2) methyltransferase, và nó bị biến đổi thành S-adenosylhomocysteine (SAH).

(3) Adenosylhomocysteinase biến đổi SAH thành homocysteine.

Đến đây có hai khả năng tiếp theo: homocysteine được sử dụng để tái tạo methionine, hoặc được dùng để tổng hợp cysteine.

Tái tạo methionine

Methionine có thể được tái tạo từ homocysteine nhờ phản ứng được xúc tác bởi enzym (4) methionine synthase, phản ứng này cần coenzym Vitamin B12.

Homocysteine có thể bị methyl hóa trở lại bởi glycine betaine (N,N,N-trimethyl glycine, TMG) để trở thành methionine nhờ sự xúc tác của enzyme betaine-homocysteine methyltransferase (E.C.2.1.1.5, BHMT). BHMT chiếm 1.5% trong tổng các proten tan được trong nước của gan, và nghiên cứu gần đây cho thấy nó có thể có ảnh hưởng nhiều hơn methionine synthase trong việc giữ cân bằng nồng độ methionine và homocysteine trong cơ thể.

Sự chuyển hóa thành cysteine

Homocysteine có thể được chuyển hóa thành cysteine.

• (5) Cystathionine-β-synthase (một enzym phụ thuộc PLP) kết hợp homocysteine với serine để tạo thành cystathionine. Thay vì bị thoái hóa bởi enzym cystathionine-β-lyase, trong con đường sinh tổng hợp này, cystathionine bị bẻ gãy thành cysteine và α-cetobutyrate nhờ enzym (6) cystathionine-γ-lyase.
• (7) Enzyme α-cetoacid dehydrogenase biến đổi α-cetobutyrate thành propionyl-CoA, rồi được chuyển hóa thành succinyl-CoA qua ba giai đoạn (xem propionyl-CoA).