甲硫氨酸，又称蛋胺酸，可简写为“Met”或“M”，在所有后生动物中它是一种必需氨基酸。与半胱氨酸一起，甲硫氨酸是两个含硫蛋白原氨基酸之一。对人而言是唯一的含硫必需氨基酸，由MRNA上担任起始密码子的AUG密码子编码。甲硫氨酸最早由美国生物化学约翰·霍华德·穆勒于1921年分离提纯。
磷酸单酯水解酶是一种催化O-P键水解的酶，利用半胱氨酸残基或金属离子攻击磷原子来进行亲核取代反应。
谷胱甘肽，又称或麸氨基硫，属于三肽，由谷氨酸、半胱氨酸及甘氨酸所构成，其中第一个肽键与普通的肽键不同，是由谷氨酸的γ-羧基与半胱氨酸的氨基组成的，在分子中半胱氨酸巯基是该化合物的主要功能基团。作为动物细胞中的抗氧化剂，存在于充满水的细胞内部，可以保护DNA免于氧化。谷胱甘肽以两种型态存在于人体，一是还原型态、另一是氧化型态。菠菜含有谷胱甘肽。
碘乙酰胺是一种烷基化试剂。与碘乙酸类似，常用于封闭蛋白质半胱氨酸残基的巯基，防止重新形成二硫键。
在泛素研究中，碘乙酰胺也被用来抑制泛素酶。
奇异果蛋白酶是一种在水果中发现的半胱氨酸蛋白酶，包括奇异果、凤梨、芒果、香蕉和木瓜都含有这种酵素。这种酶是木瓜蛋白酶样肽酶C1家族的一部分。
碘乙酸是一种烷基化试剂，可与蛋白质的半胱氨酸残基发生反应。在蛋白质组学研究中，碘乙酸常用来修饰巯基官能团，以防止半胱氨酸残基之间重新形成二硫键。
白三烯E4是一种与炎症反应有关的半胱氨酸白三烯类物质，由几种白细胞产生，包括嗜酸性粒细胞、肥大细胞、巨噬细胞和嗜碱性粒细胞，最近还发现了有血小板粘附的中性粒细胞也能产生白三烯E4。
辅酶A是一种辅酶，值得注意的是其在合成和氧化脂肪酸的角色，和在三羧酸循环中氧化丙酮酸。利用辅酶A作为底物，并在4％左右的细胞酶中作为基材。在人类中，辅酶A生物合成需要半胱氨酸、泛酸和三磷酸腺苷。主要参与脂肪酸以及丙酮酸的代谢。
辅酶A是泛酸在生物体内主要活性形式，由3',5'-ADP以磷酸酐键连接4-磷酸泛酰-β-巯基乙胺形成。辅酶A所含活泼巯基可与酰基结合形成硫脂，因此可作为酰基转移酶的辅酶，在糖、脂质、蛋白质等代谢过程中起到转移酰基的作用。
奈玛特韦是辉瑞开发的一种抗病毒药物，为具有口服活性的3CL蛋白酶抑制剂。它是一种共价抑制剂，可直接与蛋白酶的半胱氨酸催化残基结合。该药与利托那韦的复方制剂，以帕克斯洛维德为商品名，用于联合治疗COVID-19的3期临床试验正在进行中。在这一治疗组合中，利托那韦的作用是减缓细胞色素P450酶对PF-07321332的代谢，以维持更高的主药循环浓度。
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