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

FAD (flavin adenin dinukleotid) je organska molekula, koenzim u nekoliko enzima različitih metaboličkih puteva. Kao i ostali flavin-nukleotidni spojevi, on djeluje kao protetska skupina oksidacijsko-redukcijskih enzima. Ti su enzimi poznati kao flavoproteini.

FAD je snažno vezan za flavoprotein, u enzimu sukcinat dehidrogenazu; na primjer, kovalentno je vezan na ostatku histidina.

Izvor: Edgar181

Flavoproteini djeluju u ciklusu limunske kiseline, u lancu elektroničkog transporta i oksidativnoj razgradnji aminokiselina i masnih kiselina, čija je funkcija oksidacija alkana u alkene.

karakteristike

FAD se sastoji od heterocikličkog prstena (izoaloksacina) koji mu daje žutu boju, vezan uz alkohol (ribitol). Taj se spoj može smanjiti djelomično generiranje stabilne radikal FADH, ili potpuno smanjiti proizvodnju FADH ₂.

Kad je kovalentno vezan za enzime, smatra se protetskom skupinom, to jest, čini ne-aminokiselinski dio proteina.

Flavoproteini u svom oksidiranom obliku predstavljaju važne apsorpcijske pojaseve u području vidljivog spektra, dajući im intenzivnu boju u rasponu od žute do crvene i zelene.

Kad se ovi enzimi smanje, pretrpje promjenu boje, zbog promjene u apsorpcijskom spektru. Ova se karakteristika koristi za proučavanje aktivnosti ovih enzima.

Biljke i neki mikroorganizmi sposobni sintetizirati flavine, ali u višim životinjama (poput čovjeka) sinteza izoaloksacinskog prstena nije moguća, pa se ti spojevi stječu putem prehrane, poput vitamina B ₂, U FAD-u mogu se stvoriti istodobni prijenos dva elektrona ili uzastopni prijenos svakog elektrona da bi se stvorio reducirani oblik FADH ₂.

FAD biosinteza

Kao što je spomenuto gore, prsten koji čini koenzim FAD ne može se sintetizirati životinjama, tako da je za dobivanje navedenog koenzima potreban prekursor dobiven iz prehrane, što je općenito vitamin. Ove vitamine sintetiziraju samo mikroorganizmi i biljke.

FAD nastaje iz vitamina B ₂ (riboflavin) kroz dvije reakcije. U riboflavinu se ribidilni bočni lanac fosforilira u -OH skupini C5 ugljika enzimom flavokinazom.

U ovom se koraku stvara flavin mononukleotid (FMN) koji, unatoč svom imenu, nije pravi nukleotid, budući da lanac ribidil nije pravi šećer.

Nakon stvaranja FMN-a i kroz pirofosfatnu skupinu (PPi), spajanje s AMP-om odvija se djelovanjem enzima FAD pirofosforilaza, čime se konačno stvara koenzim FAD. Enzimi flavokinaza i pirofosforilaza nalaze se u prirodi u izobilju.

Važnost

Iako mnogi enzimi mogu sami provoditi svoje katalitičke funkcije, postoje neki kojima je potrebna vanjska komponenta koja im daje kemijske funkcije koje im nedostaju u svojim polipeptidnim lancima.

Vanjske komponente nazivaju se kofaktori, a to mogu biti ioni metala i organski spojevi. U tom su slučaju poznati kao koencimi, kao što je slučaj s FAD-om.

Katalitičko mjesto enzimsko-koenzimskog kompleksa naziva se holoenzimom, a enzim je poznat i kao apoenzim kada mu nedostaje kofaktor, stanje u kojem ostaje katalitički neaktivan.

Katalitička aktivnost različitih enzima (o flavinu ovisna) mora se povezati s FAD-om da bi se provodila njegova katalitička aktivnost. U njima FAD djeluje kao posredni prijenosnik elektrona i vodikovih atoma nastalih pretvaranjem supstrata u proizvode.

Postoje razne reakcije koje ovise o flavinima, poput oksidacije ugljikovih veza u slučaju transformacije zasićenih do nezasićenih masnih kiselina ili oksidacije sukcinata do fumarata.

Flavin ovisne dehidrogenaze i oksidaze

Enzimi ovisni o flavinu sadrže čvrsto povezan FAD kao protetsku skupinu. Područja ovog koenzima koja su uključena u redoks redoslijeda različitih reakcija mogu se reverzibilno smanjiti, to jest, molekula se može reverzibilno promijeniti u stanja FAD, FADH i FADH ₂.

Najvažniji flavoproteini su dehidrogenaze povezane s transportom elektrona i disanjem, a nalaze se u mitohondrijama ili njegovim membranama.

Neki enzimi ovisni o flavinu su sukcinat dehidrogenaza koja djeluje u ciklusu limunske kiseline, kao i acil-CoA-dehidrogenaza koja intervenira u prvoj fazi dehidrogenacije u oksidaciji masnih kiselina.

Flavoproteini koji su dehidrogenaze imaju malu vjerojatnost da se smanjeni FAD (FADH ₂) može ponovno oksidirati molekularnim kisikom. S druge strane, u flavoprotein oksidazama, FADH _{2 se} lako reoksidira, stvarajući vodikov peroksid.

U nekim stanicama sisavaca postoji flavoprotein zvan NADPH-citokrom P450 reduktaza, koji sadrži i FAD i FMN (flavin mononukleotid).

Ovaj flavoprotein je membranski enzim ugrađen u vanjsku membranu endoplazmatskog retikuluma. FAD vezan za ovaj enzim je akceptor elektrona za NADPH tijekom oksigenacije supstrata.

FAD u metaboličkim putovima

Sukcinantna dehidrogenaza je membranski flavoprotein smješten u unutarnjoj mitohondrijskoj membrani stanica, koji sadrži kovalentno vezan FAD. U ciklusu limunske kiseline ovo je odgovorno za oksidaciju zasićene veze u centru molekule sukcinata, pretvaranje navedene veze u dvostruku, čime se dobiva fumarat.

Koenzim FAD je receptor elektrona koji dolazi od oksidacije ove veze, reducirajući je u stanje FADH ₂. Ti se elektroni kasnije prenose u lanac elektroničkog transporta.

Kompleks II lanca transporta elektrona sadrži flavoprotein sukcinat dehidrogenazu. Funkcija ovog kompleksa je prenošenje elektrona iz sukcinata u koenzim Q. FADH ₂ se oksidira u FAD, prenoseći na taj način elektrone.

Flavoprotein acil-CoA-dehidrogenaza katalizira stvaranje trans dvostruke veze radi stvaranja trans-enoil CoA u metaboličkom putu β-oksidacije masnih kiselina. Ova reakcija je kemijski jednaka onoj koja se odvija sukcinatom dehidrogenazom u ciklusu limunske kiseline, s tim da je koenzim FAD receptor za H produkt dehidrogenacije.

Reference

1. Devlin, TM (1992). Udžbenik biokemije: s kliničkim korelacijama. John Wiley & Sons, Inc.
2. Garrett, RH, i Grisham, CM (2008). Biokemija. Ed. Thomson Brooks / Cole.
3. Nelson, DL, & Cox, MM (2006). Lehningerovi principi biokemije 4. izdanje. Ed Omega. Barcelona.
4. Rawn, JD (1989). Biokemija (br. 577.1 RAW). Ed. Interamericana-McGraw-Hill
5. Voet, D., i Voet, JG (2006). Biokemija. Panamerican Medical Ed.