S-adenosylmetionin blir laget fra aminosyren metionin i en reaksjon som trenger ATP, katalysert av S-adenosylmetionin syntetase:
L-metionin + ATP + H2O ⇔ S-adenosyl-L-metionin + PPi (pyrofosfat) + Pi (uorganisk fosfat)
Det er en positiv ladning på svovelatomet (S+) som virker som et sulfoniumion.
S-adenosylmetionin er en metyldonor i transmetyleringsreaksjoner katalysert av metyltransferaser, og er mer effektiv enn metylering fra folat e.g. metylering av basen cytosin i DNA, biosyntese av polyaminer. Når S-adenosylmetionin har avgitt en metylgruppe (-CH3) blir produktet S-adenosylhomocystein:
S-adenosylmetioni + R ⇔ S-adenosyl-homocystein + R-CH3
S-adenosylmetionin blir videre omsatt katalysert av en hydrolase:
S-adenosyl-homocystein + H2O ⇔ homocystein + adenosin
Hos planter deltar S-adenosylmetionin i tilbakekoblingsreguleringen av det første enzymet i aspartatfamilien av aminosyrer, aspartat kinase, sammen med aminosyrene treonin og lysin.
Hos dyr og bakterier deltar S-adenosylmetionin i en metylsyklus hvor homocystein blir omdannet til aminosyren metionin katalysert av metionin syntase hvor N5-metyltetrahydrofolat er metyldonor.
homocystein + N5-metyltetrahydrofolat ⇔ metionin + tetrahydrofolate
Hos bakterier er metionin syntase avhengig av vitamin B12. hvor metylgruppen først blir overført til kobalamin.