Biotina La Biotina agisce come trasportatore di gruppi carbossilici. E’ un gruppo prostetico covalentemente legato all’enzima tramite un residuo di lisina. Il complesso funzionale biotina-lisina e’ chiamato biocitina. L’anello funzionale della biotina e’ unito all’enzima tramite una lunga catena flessibile.

Vi sono 10 atomi che separano la biotina dal carbonio a della lisina del sito attivo. Tale distanza di circa 1,5 nm consente alla biotina di acquisire gruppi carbossilici in un sottosito del sito attivo e di cederli al substrato in una diversa locazione.

Carbossilazioni biotina dipendenti “Whenever you see a carboxylation that requires ATP and CO2 or HCO3-, think biotin! “

La maggior parte usa bicarbonato e ATP Carbossilazioni biotina dipendenti “Whenever you see a carboxylation that requires ATP and CO2 or HCO3-, think biotin! “ La maggior parte usa bicarbonato e ATP L’agente carbossilante e’ il bicarbonato ed il gruppo COO- e’ trasferito ad un carbanione substrato. L’attivazione del HCO3- (che di per se’ e’ un debole elettrofilo) necessita dell’ idrolisi di ATP. Si forma un intermedio carbonil-fosfato che e’ un anidride mista degli acidi carbonico e fosforico.

step 1: carbossilazione della biotina Il bicarbonato e’ attivato dal fosfato e si trasforma in N-carbossibiotina. L’attacco nucleofilo sul carbonio carbossilico della N-carbossibiotina porta alla formazione del prodotto. step 1: carbossilazione della biotina step 2: transcarbossilazione della biotina

Enzimi Biotina-dipendenti Tutti gli enzimi biotina dipendenti sono multimerici. La formazione del N-carbossiniotina e la sua transcarbossilazione avvengono in siti differenti. Inoltre il sito di legame covalente della biotina rappresenta un terzo sottosito. Spesso questi tre sottositi sono su subunita’ diverse dell’enzima! Ad esempio l’Acetil-CoA di Escherichia Coli ha 3 subunita’

L’Acetil-CoA di Escherichia Coli Subunita’ carbossilasica Proteina trasporto carbossibiotina Subunita’ Transcarbossilasica

Acido Folico I Folati sono donatori e accettori di unita’ monocarboniose (C1) ad eccezione della CO2 La forma attiva e’ il THF (tetraidrofolato) THF e’ formato per 2 successive riduzioni del folato mediante la di-idrofolato reduttasi

VITAMINA B9: FONTI ALIMENTARI

La reazione della diidrofolato reduttasi

Le unita’ C1 trasportate si legano al THF in diversi stati di ossidazione. Le unita’ C1 trasportate esistono nei livelli di ossidazione del carbonio -2,0,+2 che sono i livelli di ox del metanolo, della formaldeide e del formiato. Il sito di legame sul THF sono gli atomi N5 e/o N10. E’ necessaria una complessa serie di reazioni enzimatiche per introdurre le unita’ C1 nel THF ed interconvertire gli stati di ox.

Le reazioni che introducono unita’ C1 nel THF generano 7 folati intermedi che trasportano unita’ a diverso stato di ossidazione

La metionina, le purine e la pirimidina sono sintetizzate in vie biosintetiche THF dipendenti. Ad esempio il gruppo metilico della Met deriva dall’ N5-metiltetra-Idrofolato in una reazione dipendente dalla vitamina B12

Homocystein-Metabolismus Methionin Homocystein Cystathionin Cystin Homocystin Serin Cystathionin- Synthase (B6) -CH3 Methylfolat Folat Methionin- (B12) Formyl-

Involvement of B12-Vitamins in Homocysteine Metabolism Methionine Serine S-Adenosyl- Methionine THF Glycine 5,10-Methylene-THF Methionine synthase B12 S-Adenosyl- Homocysteine MTHFR B2 5-Methyl-THF Homocysteine Homocystine Serine Cystathionine- Synthase B6 Cystathionine B6 α -Ketobutyrate Cysteine MTHFR: Methylene-Tetrahydrofolate-Reductase