פלבין אדנין דינוקלוטייד (אופנה): מאפיינים, ביוסינתזה - ביולוגיה - 2025

ה- FAD (flavin adenine dinucleotide) הוא מולקולה אורגנית, קו-אנזים בכמה אנזימים של מסלולי מטבוליות שונים. כמו תרכובות פלבין-נוקלאוטידים אחרים, הוא משמש כקבוצה תותבת של אנזימים להפחתת חמצון. אנזימים אלו מכונים פלבופרוטאינים.

FAD נקשר חזק לפלופרוטאין, באנזים הסוקינאט דהידרוגנז; לדוגמה, הוא מחובר בצורה קוולנטית לשארית היסטידין.

מקור: Edgar181

פלופופרוטאינים פועלים במחזור חומצות לימון, בשרשרת ההובלה האלקטרונית והשפלת החמצון של חומצות אמינו וחומצות שומן, ותפקידן לחמצן אלקנים לאלכנים.

מאפיינים

ה- FAD מורכב מטבעת הטרוציקליקית (איזואלוקסצין) המעניקה לו צבע צהוב, המחובר לאלכוהול (ריביטול). ניתן תרכובת זו צמצמה באופן חלקי יצירת FADH הרדיקלי יציב, או לחלוטין מופחת ייצור FADH ₂ .

כאשר הוא קשור באופן קוואליאלי לאנזימים הוא נחשב לקבוצה תותבת, כלומר הוא מהווה חלק שאינו חומצה אמינית של החלבון.

פלופופרוטאינים בצורתם המחומצנת מציגים רצועות ספיגה חשובות באזור הספקטרום הנראה, ומעניקים להם צבע עז העובר בין צהוב לאדום וירוק.

כאשר מופחת אנזימים אלו הם סובלים משינוי צבע, עקב שינוי בספקטרום הספיגה. מאפיין זה משמש לחקר הפעילות של אנזימים אלה.

צמחים וכמה מיקרואורגניזמים המסוגלים לסנתז פלואינים, אך אצל בעלי חיים גבוהים יותר (כמו אדם), הסינתזה של טבעת האיזואלוקצין אינה אפשרית, ולכן תרכובות אלה נרכשות דרך הדיאטה, כמו ויטמין B _2. .

ב- FAD ניתן להעביר העברה סימולטנית של שני אלקטרונים, או העברות רצף של כל אלקטרון, כדי לייצר את הצורה המופחתת FADH ₂ .

ביוסינתזה של FAD

כאמור, את הטבעת המרכיבה את הקואנזים FAD לא ניתן לסנתז על ידי בעלי חיים, כך שכדי להשיג את הקנזים האמור דרוש מבשר המתקבל מהתזונה, שהוא בדרך כלל ויטמין. ויטמינים אלו מסונתזים רק על ידי מיקרואורגניזמים וצמחים.

FAD נוצר מוויטמין B ₂ (ריבופלבין) דרך שתי תגובות. בריבופלאבין, שרשרת צדדית של ריביטל זרחנית בקבוצה -OH של פחמן C5 על ידי האנזים פלוקינאז.

בשלב זה נוצר המונונוקלאוטיד פלבין (FMN) שלמרות שמו אינו נוקלאוטיד אמיתי, מכיוון שרשת ריביטל אינה סוכר אמיתי.

לאחר היווצרות ה- FMN ודרך קבוצת פירופוספטים (PPi), הצימוד עם AMP מתרחש דרך פעולת האנזים FAD פירופוספוריאלאז, ובסופו של דבר מייצר את הקואנזים FAD. האנזימים פלוקוקינאז ופירופוספוריאלאז נמצאים בשפע בטבע.

חֲשִׁיבוּת

למרות שאנזימים רבים יכולים לבצע את תפקידיהם הקטליטים בעצמם, ישנם כאלה שדורשים מרכיב חיצוני המעניק להם את הפונקציות הכימיות שחסרות להם בשרשראות הפוליפפטיד שלהם.

המרכיבים החיצוניים נקראים קופקטורים, שיכולים להיות יוני מתכת ותרכובות אורגניות, ובמקרה זה הם ידועים כקואנזימים, כמו שקורה ב- FAD.

האתר הקטליטי של מתחם האנזים-קו-אנזים נקרא הולואנזים, והאנזים ידוע כאפואנזים כאשר הוא חסר את הקופקטור שלו, מצב בו הוא נשאר בלתי פעיל באופן קטליטי.

יש לקשור את הפעילות הקטליטית של אנזימים שונים (תלוי פלבין) ל- FAD כדי לבצע את הפעילות הקטליטית שלה. בהם FAD משמשת כטרנספורטר ביניים של אלקטרונים ואטומי מימן המיוצרים בהמרה של מצעים למוצרים.

ישנן תגובות שונות התלויות בטבליות, כמו חמצון של קשרי פחמן במקרה של טרנספורמציה של חומצות שומן רוויות בלתי-רוויות, או חמצון של סוכצן לפומרט.

דהידרוגנזים ותלושי אוקסידאזים תלויים בפלאבין

אנזימים תלויי פלבין מכילים FAD מחובר היטב כקבוצה תותבת. ניתן להפחית את האזורים של קו אנזים זה המעורבים ברדוקס של תגובות שונות, כלומר המולקולה יכולה להשתנות הפיכה למצב FAD, FADH ו- FADH ₂ .

הפלאופרוטאינים החשובים ביותר הם דה-הידרוגנזים הקשורים להובלת אלקטרונים והנשמה, ונמצאים במיטוכונדריה או בקרומיה.

חלק מהאנזימים התלויים בפלבין הם סוכטין דה-הידרוגנז, הפועל במחזור חומצות לימון, כמו גם acyl-CoA-dehydrogenase, שמתערב בשלב ההתייבשות הראשון בחמצון של חומצות שומן.

פלבופרוטאינים שהם דהידרוגנזים הם בעלי סבירות נמוכה לכך שניתן יהיה לחסל מחדש את ה- FAD (FADH ₂ ) על ידי חמצן מולקולרי. לעומת זאת, באוקסאזזות פלו-פרוטאין, FADH ₂ נוטה לחסל מחדש בקלות, ומייצר מי חמצן.

בכמה תאים של יונקים קיים פלבופרוטאין הנקרא NADPH-cytochrome P450 reductase, המכיל גם FAD וגם FMN (פלובין מונונוקלאוטיד).

פלו-פרוטאין זה הוא אנזים ממברנה המוטמע בקרום החיצוני של תכנית הרשת האנדופלסמית. FAD הקשור לאנזים זה הוא מקבל האלקטרונים ל- NADPH במהלך חמצון המצע.

FAD במסלולי מטבולי

סוכת dehydrogenase הוא פלוברופרוטאין הממברנה הממוקמת בקרום המיטוכונדריאלי הפנימי של התאים, המכיל FAD כבול בקוביות. במחזור חומצות לימון זה אחראי על חמצון של קשר רווי במרכז מולקולת הסוקינאט, והפיכת הקשר האמור לכפול, לייצור פומראט.

הקואנזים FAD הוא הקולט של האלקטרונים המגיעים מחמצון של קשר זה, ומפחית אותו למצב FADH _{2 שלו} . בהמשך מועברים אלקטרונים אלה לשרשרת ההובלה האלקטרונית.

קומפלקס II משרשרת ההובלה האלקטרונית מכיל את דה-הידרוגנז פלבופרוטאין. תפקידו של קומפלקס זה הוא להעביר אלקטרונים מסוכינאט לקו-אנזים Q. FADH ₂ מתחמצן ל- FAD ובכך להעביר את האלקטרונים.

הפלו-פרוטאין acyl-CoA-dehydrogenase מזרז את היווצרותו של קשר כפול טרנס ליצירת CoA טרנס-אנויל בנתיב המטבולי של חמצון ß-B. תגובה זו זהה מבחינה כימית לזו המתבצעת על ידי סוקינאט דה-הידרוגנאז במחזור חומצות לימון, כאשר הקואנזים FAD הוא הקולטן למוצר ה- DE של הידרוגנציה.

הפניות

1. Devlin, TM (1992). ספר לימוד לביוכימיה: עם מתאם קליני. ג'ון וויילי ובניו בע"מ
2. גארט, RH, & Grisham, CM (2008). בִּיוֹכִימִיָה. אד. תומסון ברוקס / קול.
3. נלסון, DL ו- Cox, MM (2006). עקרונות הלהינגר של ביוכימיה מהדורה רביעית. אד אומגה. ברצלונה.
4. ראון, ג'יי.די (1989). ביוכימיה (מס '577.1 RAW). אד. אינטר-מריקנה-מקגרו-היל
5. Voet, D., & Voet, JG (2006). בִּיוֹכִימִיָה. פנמריקנית רפואית אד.