FLAVIN ADENIN-DINUKLEOTID (FAD): JELLEMZŐK, BIOSZINTÉZIS - BIOLÓGIA - 2026

A FAD (flavin adenin-dinukleotid) egy szerves molekula, koenzim számos enzimben, különféle metabolikus útvonalakban. Más flavin-nukleotid vegyületekhez hasonlóan, az oxidációt redukáló enzimek protetikai csoportjaként működik. Ezek az enzimek flavoproteinek néven ismertek.

A FAD erősen kötődik a flavoproteinhez, a szukcinát-dehidrogenáz enzimben; például kovalensen kapcsolódik egy hisztidinmaradékhoz.

Forrás: Edgar181

A flavoproteinek a citromsav-ciklusban, az elektronikus szállítási láncban és az aminosavak és zsírsavak oxidatív lebomlásában működnek, funkciójuk az alkánok alkénné történő oxidálása.

jellemzők

A FAD heterociklusos gyűrűből (izoaloxacin) áll, amely sárga színű, alkoholhoz (ribitolhoz) kapcsolódva. Ez a vegyület részlegesen redukálható egy stabil radikális FADH előállításával, vagy teljesen redukálható FADH ₂ előállításával.

Ha kovalensen kötődik enzimekhez, akkor azt protetikai csoportnak tekintjük, vagyis a fehérje nem aminosav részét képezi.

Az oxidált formájukban a flavoproteinek fontos abszorpciós sávokat tartalmaznak a látható spektrum területén, intenzív színeződést eredményezve, amely sárga, piros és zöld színű lehet.

Amikor ezek az enzimek redukálódnak, elszíneződést szenvednek az abszorpciós spektrum megváltozása miatt. Ezt a jellemzőt használják ezen enzimek aktivitásának tanulmányozására.

Növények és néhány mikroorganizmusok szintézisére képes flavinok, de magasabb rendű állatokban (mint például emberben), a szintézis a isoaloxacin gyűrű nem lehetséges, így ezek a vegyületek révén szerzett az étrend, mint például a B-vitamin ₂.

A FAD, egyidejű átadása két elektron, vagy egymás utáni transzferek mindegyik elektronnal, lehet generálni, hogy készítsen a redukált forma FADH ₂.

FAD bioszintézis

Mint fentebb említettük, az FAD koenzimből álló gyűrűt az állatok nem szintetizálhatják, így az említett koenzim előállításához szükség van az étrendből előállított prekurzorra, amely általában vitamin. Ezeket a vitaminokat csak mikroorganizmusok és növények szintetizálják.

FAD generált B-vitamin ₂ (riboflavin) keresztül két reakció. A riboflavinban a ribityl oldalláncot a flavokináz enzim foszforilálja a C5 szén -OH csoportján.

Ebben a lépésben létrejön a flavin mononukleotid (FMN), amely a neve ellenére nem valódi nukleotid, mivel a ribityl lánc nem valódi cukor.

Az FMN kialakulása után és egy pirofoszfát-csoporton (PPi) keresztül az AMP-vel történő kapcsolás a FAD pirofoszforiláz enzim hatására zajlik, végül a FAD koenzim képződésével. A flavokináz és a pirofoszforiláz enzimek bőségesen megtalálhatók a természetben.

fontosság

Noha sok enzim önmagában képes ellátni katalitikus funkcióit, vannak olyanok, amelyekhez külső összetevő szükséges, amely biztosítja számukra a kémiai funkciókat, amelyek hiányoznak a polipeptidláncukban.

A külső alkotóelemeket kofaktoroknak nevezzük, amelyek fémionok és szerves vegyületek lehetnek, ebben az esetben koenzimekként ismertek, mint a FAD esetében.

Az enzim-koenzim komplex katalitikus helyét holoenzimnek nevezzük, és az enzimet apoenzimnek nevezzük, amikor hiányzik a kofaktor, azaz az állapot katalitikusan inaktív.

A különféle enzimek (flavin-függő) katalitikus aktivitását a FAD-hez kell kötni, hogy elvégezzék katalitikus aktivitását. Ezekben a FAD az elektronok és a hidrogénatomok közbenső transzporterejeként működik, melyet a szubsztrátok termékekké alakítanak.

Különböző reakciók függhetnek a flavintól, például szénkötések oxidációja telített telítetlen zsírsavakké történő átalakítás esetén, vagy szukcinát oxidációja fumaráttá.

Flavin-függő dehidrogenázok és oxidázok

A flavin-függő enzimek protéziscsoportként szorosan kapcsolt FAD-t tartalmaznak. E koenzim azon területei, amelyek részt vesznek a különféle reakciók redoxben, visszafordíthatóan csökkenthetők, azaz a molekula visszafordíthatóan FAD, FADH és FADH _{2 állapotokra} változhat.

A legfontosabb flavoproteinek az elektronszállításhoz és légzéshez kapcsolódó dehidrogenázok, és a mitokondriumokban vagy annak membránjaiban találhatók.

Néhány flavin-függő enzim a szukcinát-dehidrogenáz, amely a citromsav ciklusban működik, valamint az acil-CoA-dehidrogenáz, amely a zsírsavak oxidációjának első dehidrogenizációs szakaszában beavatkozik.

Azok a flavoproteinek, amelyek dehidrogenázok, alacsony annak valószínűsége, hogy a redukált FAD (FADH ₂) reoxidálódhat a molekuláris oxigénnel. Másrészről, a flavoprotein-oxidázokban a FADH ₂ hajlamos könnyen reoxidálódni, hidrogén-peroxidot előállítva.

Néhány emlős sejtben van egy NADPH-citokróm P450 reduktáz nevű flavoprotein, amely mind FAD-t, mind FMN-t (flavin mononukleotid) tartalmaz.

Ez a flavoprotein egy membrán enzim, amely beágyazódik az endoplazmatikus retikulum külső membránjába. Az enzimhez kötött FAD a szubsztrát oxidációja során a NADPH elektron elfogadója.

FAD metabolikus útvonalakban

A szukcinát dehidrogenáz egy membrán flavoprotein, amely a sejtek belső mitokondriális membránjában található, és kovalensen kötött FAD-t tartalmaz. A citromsav ciklusban ez a szukcinát molekula közepén lévő telített kötés oxidálódásáért, az említett kötés kettősré történő átalakításáért fumarát előállításához szükséges.

A FAD koenzim az elektronok receptora, amely e kötés oxidációjából származik, csökkentve azt FADH ₂ állapotába. Ezek az elektronok később átkerülnek az elektronikus szállító láncba.

Az elektronszállító lánc II komplexe a flavoprotein szukcinát dehidrogenázt tartalmazza. Ennek a komplexnek az a feladata, hogy az elektronokat a szukcinátból a Q koenzimbe továbbítsa. A FADH ₂ oxidálódik FAD-re, ezáltal továbbadva az elektronokat.

A flavoprotein-acil-CoA-dehidrogenáz katalizálja egy transz-kettős kötés kialakulását, és így transz-enoil-CoA-t képez a zsírsav-P-oxidáció metabolikus útjában. Ez a reakció kémiailag ugyanaz, mint a szukcinát-dehidrogenáz a citromsav-ciklusban, azzal a különbséggel, hogy a FAD koenzim receptor a dehidrogénezés H-termékéhez.

Irodalom

1. Devlin, TM (1992). Biokémia tankönyv: klinikai összefüggésekkel. John Wiley & Sons, Inc.
2. Garrett, RH és Grisham, CM (2008). Biokémia. Ed. Thomson Brooks / Cole.
3. Nelson, DL, & Cox, MM (2006). Lehninger Biokémia alapelvei 4. kiadás. Ed Omega. Barcelona.
4. Rawn, JD (1989). Biokémia (577.1 számú RAW). Szerkesztő: Interamericana-McGraw-Hill
5. Voet, D. és Voet, JG (2006). Biokémia. Panamerican Medical Ed.