ФЛАВІН-АДЕНІНОВИЙ ДИНУКЛЕОТИД (ПРИВИД): ХАРАКТЕРИСТИКИ, БІОСИНТЕЗ - БІОЛОГІЯ - 2025

ФАД (флавінаденіндінуклеотід) являє собою органічну молекулу, коензим в декількох ферментів різних метаболічних шляхів. Як і інші флавін-нуклеотидні сполуки, він виступає як протезна група окислювально-відновних ферментів. Ці ферменти відомі як флавопротеїди.

FAD сильно зв’язаний з флавопротеїном, у складі ферменту сукцинатдегідрогенази; наприклад, він ковалентно приєднаний до залишку гістидину.

Джерело: Edgar181

Флавопротеїни діють у циклі лимонної кислоти, в електронному транспортному ланцюзі та окислювальній деградації амінокислот та жирних кислот, їх функція полягає в окисленні алканів до алкенів.

характеристики

FAD складається з гетероциклічного кільця (ізоалоксацину), який надає йому жовтого кольору, прикріпленого до спирту (рибітолу). Ця сполука може бути частково знижена, утворюючи стабільний радикальний FADH, або повністю знижуючи продукуючий FADH ₂ .

Коли він ковалентно пов'язаний з ферментами, він вважається протезною групою, тобто утворює неамінокислотну частину білка.

Флавопротеїни в окисленому вигляді представляють важливі смуги поглинання у зоні видимого спектру, надаючи їм інтенсивне забарвлення, починаючи від жовтого до червоного та зеленого.

Коли ці ферменти знижуються, вони зазнають знебарвлення через зміну спектру поглинання. Ця характеристика використовується для вивчення активності цих ферментів.

Рослини та деякі мікроорганізми, здатні синтезувати флавіни, але у вищих тварин (таких як людина) синтез ізоалоксацинового кільця неможливий, тому ці сполуки здобуваються за допомогою раціону, такого як вітамін B ₂ .

У FAD одночасне перенесення двох електронів або послідовне перенесення кожного електрона можна генерувати для отримання зменшеної форми FADH ₂ .

Біосинтез FAD

Як було сказано вище, кільце, що утворює кофермент FAD, не може бути синтезовано тваринами, тому для отримання зазначеного коферменту необхідний попередник, отриманий з раціону, який, як правило, є вітаміном. Ці вітаміни синтезуються лише мікроорганізмами та рослинами.

FAD утворюється з вітаміну B ₂ (рибофлавін) через дві реакції. У рибофлавіні рибітиловий бічний ланцюг фосфорилюється у групі -OH вуглецю С5 ферментом флавокінази.

На цьому етапі утворюється флануїновий мононуклеотид (FMN), який, незважаючи на свою назву, не є справжнім нуклеотидом, оскільки рибітиловий ланцюг не є справжнім цукром.

Після утворення ФМН і через пірофосфатну групу (PPi) зв'язування з АМФ відбувається шляхом дії ферменту пірофосфорилази ФАД, остаточно продукуючи кофермент FAD. Ферменти флавокіназа та пірофосфорилаза в ряді природи зустрічаються.

Важливість

Хоча багато ферментів можуть виконувати свої каталітичні функції самостійно, є такі, яким потрібен зовнішній компонент, який надає їм хімічні функції, яких їм не вистачає у своїх поліпептидних ланцюгах.

Зовнішні компоненти називаються кофакторами, які можуть бути іонами металів та органічними сполуками, і в цьому випадку вони відомі як коферменти, як це має місце з FAD.

Каталітичний сайт ферменту-коферменту комплексу називається холоензимом, а фермент відомий як апофермент, коли йому не вистачає кофактора, стану, в якому він залишається каталітично неактивним.

Каталітичну активність різних ферментів (залежних від флавіну) потрібно пов'язати з FAD для здійснення її каталітичної активності. У них FAD виступає проміжним транспортером електронів та атомів водню, що утворюються при перетворенні субстратів у продукти.

Існують різні реакції, які залежать від флавінів, такі як окислення вуглецевих зв’язків у разі перетворення насичених до ненасичених жирних кислот або окислення сукцинату до фумарату.

Флавінзалежні дегідрогенази та оксидази

Флавінозалежні ферменти містять міцно приєднану ФАД як протезувальну групу. Площі цього коферменту, які беруть участь у відновленні різних реакцій, можуть бути зворотно зменшені, тобто молекула може оборотно змінюватися до _станів FAD, FADH та FADH ₂ .

Найважливіші флавопротеїди - це дегідрогенази, пов'язані з транспортом електронів та дихання, і знаходяться в мітохондріях або його мембранах.

Деякі флавінозалежні ферменти - це сукцинатдегідрогеназа, яка діє в циклі лимонної кислоти, а також ацил-КоА-дегідрогеназа, яка втручається на першій стадії дегідрування в окисленні жирних кислот.

Флавопротеїни, які є дегідрогеназами, мають низьку ймовірність того, що знижена FAD (FADH ₂ ) може бути повторно окислена молекулярним киснем. З іншого боку, у флавопротеїнових оксидазах FADH ₂ легко схиляється до повторного окислення, утворюючи перекис водню.

У деяких клітинах ссавців є флавопротеїн під назвою NADPH-цитохром Р450 редуктази, який містить як FAD, так і FMN (флануміновий мононуклеотид).

Цей флавопротеїн є мембранним ферментом, вбудованим у зовнішню мембрану ендоплазматичного ретикулума. FAD, пов'язаний з цим ферментом, є акцептором електронів для NADPH під час оксигенації субстрату.

FAD в метаболічних шляхах

Сукцинатна дегідрогеназа - це мембранний флавопротеїн, розташований у внутрішній мітохондріальній мембрані клітин, що містить ковалентно пов'язаний FAD. У циклі лимонної кислоти це відповідає за окислення насиченого зв’язку в центрі молекули сукцинату, перетворення зазначеного зв’язку в подвійне для отримання фумарату.

Коензим FAD - це рецептор електронів, що надходять від окислення цієї зв’язки, зводячи її до свого стану FADH ₂ . Ці електрони згодом переносяться в електронний транспортний ланцюг.

Комплекс II електронно-транспортного ланцюга містить флавопротеїнову сукцинатдегідрогеназу. Функція цього комплексу полягає в тому, щоб передати електрони від сукцинату до коферменту Q. FADH ₂ окислюється до FAD, переносячи таким чином електрони.

Флавопротеїнова ацил-КоА-дегідрогеназа каталізує утворення транс-подвійної зв’язку з утворенням транс-еноїлу CoA в метаболічному шляху β-окислення жирної кислоти. Ця хімічна реакція є такою ж, як у сукцинатдегідрогенази в циклі лимонної кислоти, причому кофермент FAD є рецептором H продукту дегідрування.

Список літератури

1. Девлін, ТМ (1992). Підручник з біохімії: з клінічними кореляціями. John Wiley & Sons, Inc.
2. Garrett, RH, & Grisham, CM (2008). Біохімія. Ред. Томсон Брукс / Коул.
3. Nelson, DL, & Cox, MM (2006). Принципи біохімії Ленінгера 4 видання. Ед Омега. Барселона.
4. Rawn, JD (1989). Біохімія (№ 577.1 RAW). За редакцією Interamericana-McGraw-Hill
5. Voet, D., & Voet, JG (2006). Біохімія. Panamerican Medical Ed.