FLAVIN-ADENINDINUCLEOTID (TÆVE): KARAKTERISTIKA, BIOSYNTESE - BIOLOGI - 2025

Den FAD (flavinadenindinukleotid) er et organisk molekyle, coenzym i flere enzymer af forskellige metaboliske pathways. Som andre flavin-nukleotidforbindelser fungerer det som en protetisk gruppe af oxidationsreduktionsenzymer. Disse enzymer er kendt som flavoproteiner.

FAD er stærkt bundet til flavoprotein i enzymet succinatdehydrogenase; for eksempel er den kovalent bundet til en histidinrest.

Kilde: Edgar181

Flavoproteiner virker i citronsyrecyklussen, i den elektroniske transportkæde og den oxidative nedbrydning af aminosyrer og fedtsyrer, idet deres funktion er at oxidere alkaner til alkener.

egenskaber

FAD består af en heterocyklisk ring (isoaloxacin), der giver den en gul farve bundet til en alkohol (ribitol). Denne forbindelse kan reduceres delvist generere en stabil radikal FADH, eller fuldstændigt reduceret producerende FADH ₂.

Når det er kovalent bundet til enzymer, betragtes det som en protesegruppe, det vil sige, det udgør en ikke-aminosyre del af proteinet.

Flavoproteiner i deres oxiderede form udgør vigtige absorptionsbånd i det synlige spektrumområde, hvilket giver dem en intens farve, der spænder fra gul til rød og grøn.

Når disse enzymer reduceres, lider de misfarvning på grund af en ændring i absorptionsspektret. Denne egenskab bruges til at undersøge aktiviteten af ​​disse enzymer.

Planter og nogle mikroorganismer, der kan syntetisere flaviner, men i højere dyr (såsom et menneske), syntesen af isoaloxacin ring er ikke muligt, så disse forbindelser er erhvervet gennem kosten, såsom vitamin B ₂.

I FAD kan den samtidige overførsel af to elektroner eller sekventielle overførsler af hver elektron genereres for at frembringe den reducerede form FADH ₂.

FAD-biosyntese

Som nævnt tidligere kan ringen, der udgør koenzymet FAD, ikke syntetiseres af dyr, så for at opnå nævnte koenzym kræves der en forløber opnået fra kosten, hvilket generelt er et vitamin. Disse vitaminer syntetiseres kun af mikroorganismer og planter.

FAD genereres fra vitamin B ₂ (riboflavin) gennem to reaktioner. I riboflavin phosphoryleres en ribityl-sidekæde ved -OH-gruppen i C5-carbonet med enzymet flavokinase.

I dette trin genereres flavinmononukleotidet (FMN), som til trods for dets navn ikke er et ægte nukleotid, da ribitylkæden ikke er et rigtigt sukker.

Efter dannelsen af ​​FMN og gennem en pyrophosphatgruppe (PPi) forekommer koblingen med en AMP gennem virkningen af ​​enzymet FAD pyrophosphorylase og endelig frembringer coenzymet FAD. Enzymerne flavokinase og pyrophosphorylase findes rigeligt i naturen.

Betydning

Selvom mange enzymer kan udføre deres katalytiske funktioner af sig selv, er der nogle, der kræver en ekstern komponent, der giver dem de kemiske funktioner, som de mangler i deres polypeptidkæder.

De eksterne komponenter er de såkaldte kofaktorer, der kan være metalioner og organiske forbindelser, i hvilket tilfælde de er kendt som koenzymer, som det er tilfældet med FAD.

Det katalytiske sted for enzym-coenzymkomplekset kaldes et holoenzyme, og enzymet er kendt som et apoenzyme, når det mangler sin kofaktor, en tilstand, hvor det forbliver katalytisk inaktivt.

Den katalytiske aktivitet af forskellige enzymer (flavinafhængig) skal bindes til FAD for at udføre dens katalytiske aktivitet. I dem fungerer FAD som en mellemtransportør af elektroner og brintatomer produceret ved omdannelse af substrater til produkter.

Der er forskellige reaktioner, der afhænger af flaviner, såsom oxidation af carbonbindinger i tilfælde af omdannelse af mættede til umættede fedtsyrer eller oxidation af succinat til fumarat.

Flavinafhængige dehydrogenaser og oxidaser

Flavinafhængige enzymer indeholder en fast bundet FAD som en protetisk gruppe. Områderne i dette coenzym, der er involveret i redoxen af ​​forskellige reaktioner, kan reduceres reversibelt, dvs. molekylet kan ændres reversibelt til FAD-, FADH- og FADH2- _tilstande.

De vigtigste flavoproteiner er dehydrogenaser, der er knyttet til elektrontransport og respiration, og findes i mitokondrier eller dets membraner.

Nogle flavinafhængige enzymer er succinatdehydrogenase, der virker i citronsyrecyklus, samt acyl-CoA-dehydrogenase, der griber ind i det første dehydrogeneringstrin i oxidationen af ​​fedtsyrer.

Flavoproteiner, der er dehydrogenaser, har en lav sandsynlighed for, at reduceret FAD (FADH ₂) kan reoxideres med molekylært ilt. På den anden side har FADH ₂ i flavoproteinoxidaser en tendens til let at blive reoxideret, hvilket producerer hydrogenperoxid.

I nogle pattedyrceller er der et flavoprotein kaldet NADPH-cytochrome P450-reduktase, som indeholder både FAD og FMN (flavin mononucleotid).

Dette flavoprotein er et membranenzym indlejret i den ydre membran i det endoplasmatiske retikulum. FAD bundet til dette enzym er elektronacceptoren for NADPH under oxygenering af underlaget.

FAD i metaboliske veje

Succinat-dehydrogenase er et membranflavoprotein placeret i den indre mitokondriske membran i celler, der indeholder kovalent bundet FAD. I citronsyrecyklussen er dette ansvarlig for oxidation af en mættet binding i midten af ​​succinatmolekylet, omdannelse af bindingen til en dobbelt en for at fremstille fumarat.

Koenzymet FAD er receptoren for elektronerne, der kommer fra oxidationen af ​​denne binding, hvilket reducerer den til dens FADH _2- tilstand. Disse elektroner overføres senere til den elektroniske transportkæde.

Kompleks II i elektrontransportkæden indeholder flavoproteinsuccinatdehydrogenase. Funktionen af ​​dette kompleks er at passere elektroner fra succinat til co-enzym Q. FADH ₂ oxideres til FAD, hvorved elektronerne overføres.

Flavoprotein acyl-CoA-dehydrogenase katalyserer dannelsen af ​​en trans-dobbeltbinding til dannelse af trans-enoyl CoA i den metabolske bane for fedtsyre-p-oxidation. Denne reaktion er kemisk den samme som den, der udføres af succinatdehydrogenase i citronsyrecyklus, hvor coenzymet FAD er receptoren for H-dehydrogeneringsproduktet.

Referencer

1. Devlin, TM (1992). Lægebog om biokemi: med kliniske korrelationer. John Wiley & Sons, Inc.
2. Garrett, RH, & Grisham, CM (2008). Biokemi. Ed. Thomson Brooks / Cole.
3. Nelson, DL, & Cox, MM (2006). Lehninger Principles of Biochemistry 4. udgave. Ed Omega. Barcelona.
4. Rawn, JD (1989). Biokemi (nr. 577.1 RAW). Ed. Interamericana-McGraw-Hill
5. Voet, D., & Voet, JG (2006). Biokemi. Panamerican Medical Ed.