FLAVIN ADENIN DINUKLEOTID (FAD): LASTNOSTI, BIOSINTEZA - BIOLOGIJA - 2026

FAD (flavinadenindinukleotid) je organska molekula, koencim v številnih encimov različnih metaboličnih poti. Kot druge flavin-nukleotidne spojine, deluje tudi kot protetska skupina oksidacijsko-redukcijskih encimov. Ti encimi so znani kot flavoproteini.

FAD je močno vezan na flavoprotein v encimu sukcinat dehidrogenazo; na primer je kovalentno vezan na ostanek histidina.

Vir: Edgar181

Flavoproteini delujejo v ciklu citronske kisline, v elektronski transportni verigi in oksidativni razgradnji aminokislin in maščobnih kislin, njihova funkcija pa je oksidacija alkanov v alkene.

značilnosti

FAD je sestavljen iz heterocikličnega obroča (izoaloksacin), ki mu daje rumeno barvo in je pritrjen na alkohol (ribitol). To spojino lahko delno reduciramo, pri čemer nastane stabilen radikalni FADH, ali pa se popolnoma zmanjša, pri čemer nastane FADH ₂ .

Ko je kovalentno vezan na encime, velja za protetično skupino, torej tvori neaminokislinski del proteina.

Flavoproteini v svoji oksidirani obliki predstavljajo pomembne pasove absorpcije na vidnem območju spektra, kar jim daje intenzivno obarvanost, ki sega od rumene do rdeče in zelene.

Ko se ti encimi zmanjšajo, zaradi spremembe absorpcijskega spektra pride do razbarvanja. Ta lastnost se uporablja za proučevanje aktivnosti teh encimov.

Rastline in nekateri mikroorganizmi, ki so sposobni sintetizirati flavine, pri višjih živalih (kot je človek) pa sinteza izoaloksacinskega obroča ni mogoča, zato te spojine pridobivamo s prehrano, kot je vitamin B ₂ .

V FAD je mogoče ustvariti hkratni prenos dveh elektronov ali zaporedne prenose vsakega elektrona, da nastane zmanjšana oblika FADH ₂ .

Biosinteza FAD

Kot že omenjeno, živali, ki tvori koencim FAD, živali ne morejo sintetizirati, tako da je za pridobitev navedenega koencima potreben predhodnik, pridobljen iz prehrane, ki je na splošno vitamin. Te vitamine sintetizirajo le mikroorganizmi in rastline.

FAD nastaja iz vitamina B ₂ (riboflavin) skozi dve reakciji. V riboflavinu se ribidilna stranska veriga fosforilira v skupini -OH ogljika C5 s pomočjo encima flavokinaze.

V tem koraku nastane monovukleotid flavina (FMN), ki kljub svojemu imenu ni pravi nukleotid, saj veriga ribidil ni pravi sladkor.

Po nastanku FMN in prek pirofosfatne skupine (PPi) pride do spajanja z AMP z delovanjem encima pirofosforilaza encima FAD, ki končno proizvede koencim FAD. Encima flavokinaza in pirofosforilaza najdemo v naravi obilno.

Pomen

Čeprav lahko mnogi encimi svoje katalitične funkcije izvajajo sami, obstajajo nekateri, ki potrebujejo zunanjo komponento, ki jim daje kemijske funkcije, ki jih primanjkuje v svojih polipeptidnih verigah.

Zunanje komponente imenujemo kofaktorji, ki so lahko kovinski ioni in organske spojine, v tem primeru pa jih poznamo kot koencime, kot je to primer s FAD.

Katalitično mesto encimsko-koencimskega kompleksa se imenuje holoencim, encim pa je znan kot apoencim, ko mu primanjkuje kofaktorja, stanje, v katerem ostane katalitično neaktiven.

Katalitična aktivnost različnih encimov (od flavina je odvisna) mora biti vezana na FAD, da lahko izvaja svojo katalitično aktivnost. V njih FAD deluje kot vmesni prevoznik elektronov in vodikovih atomov, ki nastajajo pri pretvorbi substratov v izdelke.

Od flavinov so odvisne različne reakcije, na primer oksidacija ogljikovih vezi v primeru preoblikovanja nasičenih v nenasičene maščobne kisline ali oksidacija sukcinata v fumarat.

Flavinsko odvisne dehidrogenaze in oksidaze

Encimi, odvisni od flavina, vsebujejo trdno pritrjen FAD kot protetično skupino. Območja tega koencima, ki so vključena v redoks različnih reakcij, se lahko reverzibilno zmanjšajo, to je, da se molekula lahko reverzibilno spremeni v stanja FAD, FADH in FADH ₂ .

Najpomembnejši flavoproteini so dehidrogenaze, povezane z transportom elektronov in dihanjem, in jih najdemo v mitohondrijih ali njegovih membranah.

Nekateri encimi, ki so odvisni od flavina, so sukcinatna dehidrogenaza, ki deluje v ciklu citronske kisline, pa tudi acil-CoA-dehidrogenaza, ki v prvi fazi dehidrogenacije posega v oksidacijo maščobnih kislin.

Flavoproteini, ki so dehidrogenaze, imajo majhno verjetnost, da se zmanjšani FAD (FADH ₂ ) lahko ponovno oksidira z molekularnim kisikom. Po drugi strani se FADH ₂ v flavoprotein oksidazah zlahka ponovno oksidira, zaradi česar nastane vodikov peroksid.

V nekaterih celicah sesalcev je flavoprotein imenovan NADPH-citokrom P450 reduktaza, ki vsebuje tako FAD kot FMN (flavin mononukleotid).

Ta flavoprotein je membranski encim, ki je vgrajen v zunanjo membrano endoplazemskega retikuluma. FAD, vezan na ta encim, je sprejemnik elektronov za NADPH med oksigenacijo substrata.

FAD v presnovnih poteh

Sukcinantna dehidrogenaza je membranski flavoprotein, ki se nahaja v notranji mitohondrijski membrani celic, ki vsebuje kovalentno vezan FAD. V ciklu citronske kisline je to odgovorno za oksidacijo nasičene vezi v središču molekule sukcinata, ki to vez pretvori v dvojno, da nastane fumarat.

Koencim FAD je receptor elektronov, ki prihaja iz oksidacije te vezi in jo zmanjša v njeno stanje FADH ₂ . Ti elektroni se kasneje prenesejo v elektronsko transportno verigo.

Kompleks II elektronske transportne verige vsebuje flavoprotein sukcinat dehidrogenazo. Funkcija tega kompleksa je prenašanje elektronov iz sukcinata v koencim Q. FADH ₂ se oksidira v FAD in tako prenese elektrone.

Flavoprotein acil-CoA-dehidrogenaza katalizira nastanek trans dvojne vezi, da nastane trans-enoil CoA v presnovni poti β-oksidacije maščobne kisline. Ta reakcija je kemijsko enaka reakciji sukcinat dehidrogenaze v ciklu citronske kisline, koencim FAD pa je receptor za H produkt dehidrogenacije.

Reference

1. Devlin, TM (1992). Učbenik biokemije: s kliničnimi korelacijami. John Wiley & Sons, Inc.
2. Garrett, RH in Grisham, CM (2008). Biokemija. Ed. Thomson Brooks / Cole.
3. Nelson, DL, & Cox, MM (2006). Lehningerjeva načela biokemije 4. izdaja. Ed Omega. Barcelona.
4. Rawn, JD (1989). Biokemija (št. 577.1 RAW). Ed Interamericana-McGraw-Hill
5. Voet, D., & Voet, JG (2006). Biokemija. Panamerican Medical Ed.