- caractéristiques
- Biosynthèse FAD
- Importance
- Déshydrogénases et oxydases dépendantes de la flavine
- FAD dans les voies métaboliques
- Références
Le FAD (flavine adénine dinucléotide) est une molécule organique, coenzyme dans plusieurs enzymes de diverses voies métaboliques. Comme d'autres composés flavine-nucléotides, il agit comme un groupe prothétique d'enzymes d'oxydoréduction. Ces enzymes sont appelées flavoprotéines.
La FAD est fortement liée à la flavoprotéine, dans l'enzyme succinate déshydrogénase; par exemple, il est lié de manière covalente à un résidu histidine.
Source: Edgar181
Les flavoprotéines agissent dans le cycle de l'acide citrique, dans la chaîne de transport électronique et dans la dégradation oxydative des acides aminés et des acides gras, leur fonction étant d'oxyder les alcanes en alcènes.
caractéristiques
Le FAD est constitué d'un hétérocycle (isoaloxacine) qui lui donne une couleur jaune, attaché à un alcool (ribitol). Ce composé peut être partiellement réduit générant un radical FADH stable, ou totalement réduit produisant FADH 2.
Lorsqu'il est lié de manière covalente à des enzymes, il est considéré comme un groupe prothétique, c'est-à-dire qu'il forme une partie non acide aminé de la protéine.
Les flavoprotéines sous leur forme oxydée présentent des bandes d'absorption importantes dans la zone du spectre visible, leur conférant une coloration intense allant du jaune au rouge et au vert.
Lorsque ces enzymes sont réduites, elles subissent une décoloration, due à une modification du spectre d'absorption. Cette caractéristique est utilisée pour étudier l'activité de ces enzymes.
Plantes et certains micro-organismes capables de synthétiser des flavines, mais chez les animaux supérieurs (comme l'homme), la synthèse du cycle isoaloxacine n'est pas possible, donc ces composés sont acquis par l'alimentation, comme la vitamine B 2.
Dans FAD, le transfert simultané de deux électrons, ou des transferts séquentiels de chaque électron, peut être généré pour produire la forme réduite FADH 2.
Biosynthèse FAD
Comme mentionné ci-dessus, l'anneau constituant la coenzyme FAD ne peut pas être synthétisé par les animaux, de sorte que pour obtenir ladite coenzyme il faut un précurseur issu de l'alimentation, qui est généralement une vitamine. Ces vitamines ne sont synthétisées que par les micro-organismes et les plantes.
La FAD est générée à partir de la vitamine B 2 (riboflavine) par deux réactions. Dans la riboflavine, une chaîne latérale ribityle est phosphorylée au niveau du groupe -OH du carbone C5 par l'enzyme flavokinase.
Dans cette étape, le mononucléotide de flavine (FMN) est généré qui, malgré son nom, n'est pas un vrai nucléotide, puisque la chaîne ribityl n'est pas un vrai sucre.
Après la formation du FMN et par l'intermédiaire d'un groupement pyrophosphate (PPi), le couplage avec un AMP se fait par l'action de l'enzyme FAD pyrophosphorylase, produisant finalement la coenzyme FAD. Les enzymes flavokinase et pyrophosphorylase se trouvent en abondance dans la nature.
Importance
Bien que de nombreuses enzymes puissent remplir leurs fonctions catalytiques par elles-mêmes, certaines nécessitent un composant externe qui leur donne les fonctions chimiques qui leur manquent dans leurs chaînes polypeptidiques.
Les composants externes sont les soi-disant cofacteurs, qui peuvent être des ions métalliques et des composés organiques, auquel cas ils sont appelés coenzymes, comme c'est le cas avec FAD.
Le site catalytique du complexe enzyme-coenzyme est appelé une holoenzyme, et l'enzyme est connue sous le nom d'apoenzyme lorsqu'elle n'a pas son cofacteur, un état dans lequel elle reste catalytiquement inactive.
L'activité catalytique de diverses enzymes (dépendant de la flavine) doit être liée au FAD pour réaliser son activité catalytique. En eux, FAD agit comme un transporteur intermédiaire d'électrons et d'atomes d'hydrogène produits lors de la conversion de substrats en produits.
Il existe différentes réactions qui dépendent des flavines, telles que l'oxydation des liaisons carbone dans le cas de la transformation d'acides gras saturés en acides gras insaturés, ou l'oxydation du succinate en fumarate.
Déshydrogénases et oxydases dépendantes de la flavine
Les enzymes dépendantes de la flavine contiennent un FAD fermement attaché en tant que groupe prothétique. Les zones de cette coenzyme qui sont impliquées dans l'oxydoréduction de diverses réactions peuvent être réduites de manière réversible, c'est-à-dire que la molécule peut changer de manière réversible aux états FAD, FADH et FADH 2.
Les flavoprotéines les plus importantes sont les déshydrogénases liées au transport et à la respiration d'électrons, et se trouvent dans les mitochondries ou ses membranes.
Certaines enzymes dépendantes de la flavine sont la succinate déshydrogénase, qui agit dans le cycle de l'acide citrique, ainsi que l'acyl-CoA-déshydrogénase, qui intervient dans la première étape de déshydrogénation dans l'oxydation des acides gras.
Les flavoprotéines qui sont des déshydrogénases ont une faible probabilité qu'une FAD réduite (FADH 2) puisse être réoxydée par l'oxygène moléculaire. En revanche, dans les flavoprotéines oxydases, le FADH 2 a facilement tendance à se réoxydé, produisant du peroxyde d'hydrogène.
Dans certaines cellules de mammifères, il existe une flavoprotéine appelée NADPH-cytochrome P450 réductase, qui contient à la fois du FAD et du FMN (flavine mononucléotide).
Cette flavoprotéine est une enzyme membranaire intégrée dans la membrane externe du réticulum endoplasmique. Le FAD lié à cette enzyme est l'accepteur d'électrons du NADPH pendant l'oxygénation du substrat.
FAD dans les voies métaboliques
La succinate déshydrogénase est une flavoprotéine membranaire située dans la membrane mitochondriale interne des cellules, contenant du FAD lié de manière covalente. Dans le cycle de l'acide citrique, celui-ci est responsable de l'oxydation d'une liaison saturée au centre de la molécule de succinate, transformant ladite liaison en une double, pour produire du fumarate.
La coenzyme FAD est le récepteur des électrons issus de l'oxydation de cette liaison, la réduisant à son état FADH 2. Ces électrons sont ensuite transférés vers la chaîne de transport électronique.
Le complexe II de la chaîne de transport d'électrons contient la flavoprotéine succinate déshydrogénase. La fonction de ce complexe est de faire passer les électrons du succinate au coenzyme Q. Le FADH 2 est oxydé en FAD, transférant ainsi les électrons.
La flavoprotéine acyl-CoA-déshydrogénase catalyse la formation d'une double liaison trans pour former le trans-énoyl CoA dans la voie métabolique de la β-oxydation des acides gras. Cette réaction est chimiquement la même que celle réalisée par la succinate déshydrogénase dans le cycle de l'acide citrique, étant la coenzyme FAD le récepteur du produit H de la déshydrogénation.
Références
- Devlin, TM (1992). Manuel de biochimie: avec corrélations cliniques. John Wiley & Sons, Inc.
- Garrett, RH et Grisham, CM (2008). Biochimie. Ed. Thomson Brooks / Cole.
- Nelson, DL et Cox, MM (2006). Principes de Lehninger de biochimie 4e édition. Ed Omega. Barcelone.
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- Voet, D., et Voet, JG (2006). Biochimie. Panamerican Medical Ed.