- Característiques
- Biosíntesi de FAD
- importància
- Deshidrogenases i oxidases flavin-dependents
- FAD en les rutes metabòliques
- referències
El FAD (dinucleòtid de flavina i adenina) és una molècula orgànica, coenzim en alguns enzims de diverses rutes metabòliques. A l'igual que altres compostos flavin-nucleòtids, actua com un grup prostètic d'enzims d'òxid-reducció. Aquestes enzims són conegudes com flavoproteínas.
El FAD es troba unit fortament a la flavoproteína, en l'enzim succinat deshidrogenasa; per exemple, es troba unida covalentment a una resta histidina.
Font: Edgar181
Les flavoproteínas actuen en el cicle de l'àcid cítric, a la cadena de transport electrònic i la degradació oxidativa d'aminoàcids i àcids grassos, sent la seva funció oxidar alcans fins alquens.
Característiques
El FAD consisteix en un anell heterocíclic (isoaloxacina) que li confereix un color groc, unit a un alcohol (ribitol). Aquest compost pot ser parcialment reduït generant un radical estable FADH, o totalment reduït produint FADH 2.
Quan està unit de forma covalent als enzims es considera com a grup prostètic, és a dir, que conforma una part no aminoacídica de la proteïna.
Les flavoproteínas en la seva forma oxidada presenten importants bandes d'absorció a la zona de l'espectre visible, conferint una intensa coloració que va des de groc fins a vermell i verd.
A l'ésser reduïdes aquestes enzims, pateixen una decoloració, per un canvi en l'espectre d'absorció. Aquesta característica és aprofitada per a l'estudi de l'activitat d'aquests enzims.
Les plantes i alguns microorganismes capaços de sintetitzar flavinas, però en els animals superiors (com l'home), no és possible la síntesi de l'anell isoaloxacina, de manera que aquests compostos s'adquireixen a través de la dieta, com ara la vitamina B 2.
Al FAD es pot generar la transferència simultània de dos electrons, o transferències seqüencials de cada electró per produir la forma reduïda FADH 2.
Biosíntesi de FAD
Com es va esmentar anteriorment, l'anell que conforma a la coenzim FAD no pot ser sintetitzat pels animals, de manera que per a obtenir aquesta coenzim es requereix d'un precursor obtingut a partir de la dieta, que en general és una vitamina. Aquestes vitamines només són sintetitzades per microorganismes i plantes.
La FAD és generada a partir de la vitamina B 2 (riboflavina) a través de dues reaccions. A la riboflavina, una cadena lateral d'ribitil és fosforilada en el grup -OH de l'carboni C5 per acció de l'enzim flavoquinasa.
En aquest pas es genera la flavina mononucleòtid (FMN) que, malgrat el seu nom, no es tracta d'un veritable nucleòtid, ja que la cadena de ribitil no és un sucre real.
Després de formar-se la FMN ia través d'un grup pirofosfat (PPi) ocorre l'acoblament amb un AMP per acció de l'enzim FAD pirofosforilasa, produint-finalment el coenzim FAD. Els enzims flavoquinasa i pirofosforilasa es troben de forma abundant a la natura.
importància
Encara que molts enzims poden dur a terme les seves funcions catalítiques per si mateixes, hi ha algunes que requereixen un component extern que li confereixi les funcions químiques de les quals no tenen en les seves cadenes polipeptídiques.
Els components externs són els anomenats cofactors, que poden ser ions de metalls i compostos orgànics, en aquest cas es coneixen com coenzims, com és el cas de FAD.
El lloc catalític de l'complex enzim-coenzim és anomenat holoenzima, i l'enzim és coneguda com apoenzima quan no té el seu cofactor, estat en el qual roman catalíticament inactiva.
L'activitat catalítica de diversos enzims (flavin-dependents) necessiten estar unides a el FAD per realitzar la seva activitat catalítica. En elles el FAD actua com un intermediari transportador d'electrons i àtoms d'hidrogen produïts en la conversió dels substrats a productes.
Hi ha diverses reaccions que depenen de flavinas, com l'oxidació d'enllaços de carboni en el cas de la transformació d'àcids grassos saturats a insaturats, o l'oxidació de l'succinat fins fumarat.
Deshidrogenases i oxidases flavin-dependents
Els enzims flavin-dependents contenen un FAD com a grup prostètic fermament unit. Les zones d'aquesta coenzim que s'involucren en la oxidoreducció de diverses reaccions pot ser reversiblement reduït, és a dir, que la molècula pot passar de forma reversible als estats FAD, FADH i FADH 2.
Les flavoproteínas més importants són deshidrogenases lligades a el transport electrònic i la respiració, i es troben a la mitocòndria o les seves membranes.
Alguns enzims flavin-dependents són la succinat deshidrogenasa que actua en el cicle de l'àcid cítric, així com l'acil-CoA-deshidrogenasa, que intervé en la primera etapa de deshidrogenació en l'oxidació dels àcids grassos.
Les flavoproteínas que són deshidrogenases tenen baixes probabilitats que el FAD reduït (FADH 2) pugui ser reoxidado per l'oxigen molecular. D'altra banda, en les flavoproteínas oxidases el FADH 2 tendeix fàcilment a ser reoxidado, produint peròxid d'hidrogen.
En algunes cèl·lules de mamífers hi ha una flavoproteína anomenada NADPH-citocrom P450 reductasa, que conté tant FAD com FMN (flavin mononucleòtid).
Aquesta flavoproteína és un enzim de membrana embeguda en la membrana externa de l'reticle endoplasmàtic. El FAD unit a aquest enzim és l'acceptor d'electrons de l'NADPH durant la oxigenació de l'substrat.
FAD en les rutes metabòliques
La succinat deshidrogenasa és una flavoproteína de membrana situada a la membrana interna mitocondrial de les cèl·lules, que conté FAD unit de forma covalent. Aquesta s'encarrega en el cicle de l'àcid cítric, d'oxidar un enllaç saturat de centre de la molècula de succinat, transformant l'enllaç en un doble, per a produir fumarat.
La coenzim FAD és la receptora dels electrons provinents de l'oxidació d'aquest enllaç, reduint-se a seu estat de FADH 2. Aquests electrons són posteriorment transferits a la cadena de transport electrònic.
El complex II de la cadena transportadora d'electrons conté a la flavoproteína succinat deshidrogenasa. La funció d'aquest complex és passar electrons des del succinat fins el coenzim Q. El FADH 2 és oxidat fins FAD, transferint així els electrons.
La flavoproteína acil-CoA-deshidrogenasa catalitza la formació d'un doble enllaç trans per formar trans-enoïl CoA a la ruta metabòlica de la β-oxidació d'àcids grassos. Aquesta reacció és químicament igual a la realitzada per la succinat deshidrogenasa en el cicle de l'àcid cítric, sent el coenzim FAD la receptora dels H producte de la deshidrogenació.
referències
- Devlin, TM (1992). Textbook of biochemistry: with clinical correlations. John Wiley & Sons, Inc.
- Garrett, RH, & Grisham, CM (2008). Bioquímica. Ed. Thomson Brooks / Cole.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2006). Lehninger Principis de Bioquímica 4a edició. Ed Omega. Barcelona.
- Rawn, JD (1989). Bioquímica (No. 577.1 RAW). Ed. Interamericana-McGraw-Hill
- Voet, D., & Voet, JG (2006). Bioquímica. Ed. Mèdica Panamericana.