FLAVIN ADENINDINUKLEOTID (FAD): EGENSKAPER, BIOSYNTES - BIOLOGI - 2025

Den FAD (flavin adenin dinukleotid) är en organisk molekyl, coenzym i flera enzymer av olika metaboliska vägar. Liksom andra flavin-nukleotidföreningar fungerar det som en protetisk grupp av oxidationsreducerande enzymer. Dessa enzymer är kända som flavoproteiner.

FAD är starkt bundet till flavoprotein i enzymet succinatdehydrogenas; till exempel är den kovalent bunden till en histidinrest.

Källa: Edgar181

Flavoproteins verkar i citronsyrecykeln, i den elektroniska transportkedjan och den oxidativa nedbrytningen av aminosyror och fettsyror, varvid deras funktion är att oxidera alkaner till alkener.

egenskaper

FAD består av en heterocyklisk ring (isoaloxacin) som ger den en gul färg, fäst vid en alkohol (ribitol). Denna förening kan vara partiellt reducerad generering av en stabil radikal FADH, eller helt reducerad producera FADH ₂ .

När det är kovalent bundet till enzymer betraktas det som en protesgrupp, det vill säga den utgör en del av proteinet som inte är aminosyra.

Flavoproteiner i deras oxiderade form utgör viktiga absorptionsband i det synliga spektrumområdet, vilket ger dem en intensiv färg som sträcker sig från gult till rött och grönt.

När dessa enzymer reduceras får de en missfärgning på grund av en förändring i absorptionsspektrumet. Denna egenskap används för att studera aktiviteten hos dessa enzymer.

Växter och vissa mikroorganismer med förmåga att syntetisera flaviner, men i högre djur (såsom människa), är det inte möjligt syntesen av isoaloxacin ringen, så dessa föreningar förvärvas genom dieten, såsom vitamin B ₂ .

I FAD kan den samtidiga överföringen av två elektroner, eller sekventiella överföringar av varje elektron, genereras för att producera den reducerade formen FADH ₂ .

FAD-biosyntes

Som nämnts ovan kan inte ringen som utgör koenzym FAD syntetiseras av djur, så att för att erhålla nämnda koenzym krävs en föregångare erhållen från kosten, vilket i allmänhet är ett vitamin. Dessa vitaminer syntetiseras endast av mikroorganismer och växter.

FAD genereras från vitamin B ₂ (riboflavin) genom två reaktioner. I riboflavin fosforyleras en ribityl-sidokedja i -OH-gruppen i C5-kolet med enzymet flavokinas.

I detta steg genereras flavinmononukleotiden (FMN), som trots sitt namn inte är en riktig nukleotid, eftersom ribitylkedjan inte är ett riktigt socker.

Efter bildandet av FMN och genom en pyrofosfatgrupp (PPi) sker kopplingen med en AMP genom verkan av enzymet FAD pyrofosforylas, och slutligen producerar koenzymet FAD. Flavokinas- och pyrofosforylasenzymerna finns rikligt i naturen.

Betydelse

Även om många enzymer kan utföra sina katalytiska funktioner av sig själva, är det några som kräver en extern komponent som ger dem de kemiska funktionerna som de saknar i sina polypeptidkedjor.

De yttre komponenterna är de så kallade kofaktorer, som kan vara metalljoner och organiska föreningar, i vilket fall de är kända som koenzym, som är fallet med FAD.

Det katalytiska stället för enzymet-koenzymkomplexet kallas ett holoenzym, och enzymet är känt som ett apoenzym när det saknar sin kofaktor, ett tillstånd där det förblir katalytiskt inaktivt.

Den katalytiska aktiviteten hos olika enzymer (flavinberoende) måste bindas till FAD för att utföra dess katalytiska aktivitet. I dem fungerar FAD som en mellantransportör av elektroner och väteatomer som produceras vid omvandling av substrat till produkter.

Det finns olika reaktioner som beror på flaviner, såsom oxidation av kolbindningar vid omvandling av mättade till omättade fettsyror, eller oxidation av succinat till fumarat.

Flavinberoende dehydrogenaser och oxidaser

Flavinberoende enzymer innehåller en fast bunden FAD som en protesgrupp. Områdena av detta koenzym som är involverade i redoxen av olika reaktioner kan reduceras reversibelt, det vill säga molekylen kan ändras reversibelt till FAD-, FADH- och FADH2- _tillstånden .

De viktigaste flavoproteinerna är dehydrogenaser kopplade till elektrontransport och andning och finns i mitokondrierna eller dess membran.

Vissa flavinberoende enzymer är succinatdehydrogenas, som verkar i citronsyracykeln, liksom acyl-CoA-dehydrogenas, som ingriper i det första dehydrogeneringssteget vid oxidation av fettsyror.

Flavoproteiner som är dehydrogenaser har låg sannolikhet för att reducerat FAD (FADH ₂ ) kan reoxideras med molekylärt syre. Å andra sidan, i flavoproteinoxidas, tenderar FADH ₂ lätt att reoxideras, vilket ger väteperoxid.

I vissa däggdjursceller finns ett flavoprotein som kallas NADPH-cytokrom P450-reduktas, som innehåller både FAD och FMN (flavin mononukleotid).

Detta flavoprotein är ett membranenzym inbäddat i det yttre membranet i endoplasmatisk retikulum. FAD bundet till detta enzym är elektronacceptorn för NADPH under syresättning av substratet.

FAD i metaboliska vägar

Succinatdehydrogenas är ett membranflavoprotein beläget i det inre mitokondriella membranet i celler, innehållande kovalent bundet FAD. I citronsyrecykeln är det ansvaret för att oxidera en mättad bindning i centrum av succinatmolekylen, omvandla nämnda bindning till en dubbel bindning för att producera fumarat.

Koenzymet FAD är receptorn för elektronerna som kommer från oxidationen av denna bindning och reducerar den till dess FADH _2- tillstånd . Dessa elektroner överförs senare till den elektroniska transportkedjan.

Komplex II i elektrontransportkedjan innehåller flavoproteinsuccinatdehydrogenas. Funktionen för detta komplex är att överföra elektroner från succinat till koenzym Q. FADH ₂ oxideras till FAD och överför därmed elektronema.

Flavoprotein acyl-CoA-dehydrogenas katalyserar bildningen av en trans-dubbelbindning för att bilda trans-enoyl CoA i den metaboliska vägen för fettsyra-p-oxidation. Denna reaktion är kemiskt densamma som den som utförts av succinatdehydrogenas i citronsyrecykeln, varvid koenzymet FAD är receptorn för H-dehydrogeneringsprodukten.

referenser

1. Devlin, TM (1992). Lärobok för biokemi: med kliniska 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: e upplagan. 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.