- Caracteristicas
- Biossíntese de FAD
- Importância
- Desidrogenases e oxidases dependentes de flavina
- FAD em vias metabólicas
- Referências
O FAD (flavina adenina dinucleotídeo) é uma molécula orgânica, coenzima presente em várias enzimas de várias vias metabólicas. Como outros compostos de nucleotídeos de flavina, atua como um grupo protético de enzimas de redução de oxidação. Essas enzimas são conhecidas como flavoproteínas.
O FAD está fortemente ligado à flavoproteína, na enzima succinato desidrogenase; por exemplo, é covalentemente ligado a um resíduo de histidina.
Fonte: Edgar181
As flavoproteínas atuam no ciclo do ácido cítrico, na cadeia de transporte eletrônico e na degradação oxidativa de aminoácidos e ácidos graxos, sendo sua função oxidar alcanos a alcenos.
Caracteristicas
O FAD consiste em um anel heterocíclico (isoaloxacino) que lhe confere uma cor amarela, ligado a um álcool (ribitol). Este composto pode ser parcialmente reduzido gerando um radical estável FADH, ou totalmente reduzido produzindo FADH 2.
Quando está covalentemente ligado a enzimas, é considerado um grupo prostético, ou seja, forma uma parte não aminoácido da proteína.
As flavoproteínas em sua forma oxidada apresentam bandas de absorção importantes na área do espectro visível, conferindo-lhes uma coloração intensa que varia do amarelo ao vermelho e verde.
Quando essas enzimas são reduzidas, elas sofrem uma descoloração, devido a uma mudança no espectro de absorção. Essa característica é usada para estudar a atividade dessas enzimas.
Plantas e alguns microrganismos capazes de sintetizar flavinas, mas em animais superiores (como o homem), a síntese do anel de isoaloxacina não é possível, então esses compostos são adquiridos através da dieta, como a vitamina B 2.
No FAD, a transferência simultânea de dois elétrons, ou transferências sequenciais de cada elétron, pode ser gerada para produzir a forma reduzida FADH 2.
Biossíntese de FAD
Conforme mencionado acima, o anel que constitui a coenzima FAD não pode ser sintetizado por animais, de modo que para obter a referida coenzima é necessário um precursor obtido a partir da dieta, que geralmente é uma vitamina. Essas vitaminas são sintetizadas apenas por microrganismos e plantas.
O FAD é gerado a partir da vitamina B 2 (riboflavina) por meio de duas reações. Na riboflavina, uma cadeia lateral de ribitila é fosforilada no grupo -OH do carbono C5 pela enzima flavokinase.
Nesta etapa, é gerado o mononucleotídeo de flavina (FMN) que, apesar do nome, não é um nucleotídeo verdadeiro, pois a cadeia de ribitila não é um açúcar real.
Após a formação do FMN e por meio de um grupo pirofosfato (PPi), o acoplamento com um AMP ocorre pela ação da enzima FAD pirofosforilase, produzindo finalmente a coenzima FAD. As enzimas flavoquinase e pirofosforilase são encontradas em abundância na natureza.
Importância
Embora muitas enzimas possam realizar suas funções catalíticas por si mesmas, há algumas que requerem um componente externo que lhes confere as funções químicas que faltam em suas cadeias polipeptídicas.
Os componentes externos são chamados de cofatores, que podem ser íons metálicos e compostos orgânicos, caso em que são conhecidos como coenzimas, como é o caso do FAD.
O sítio catalítico do complexo enzima-coenzima é chamado de holoenzima, e a enzima é conhecida como apoenzima quando não tem seu cofator, um estado em que permanece cataliticamente inativa.
A atividade catalítica de várias enzimas (dependentes de flavina) precisa ser ligada ao FAD para realizar sua atividade catalítica. Neles, o FAD atua como um transportador intermediário de elétrons e átomos de hidrogênio produzidos na conversão de substratos em produtos.
Existem várias reações que dependem das flavinas, como a oxidação de ligações de carbono no caso da transformação de ácidos graxos saturados em insaturados, ou a oxidação de succinato em fumarato.
Desidrogenases e oxidases dependentes de flavina
As enzimas dependentes da flavina contêm um FAD firmemente ligado como um grupo protético. As áreas dessa coenzima que estão envolvidas na redox de várias reações podem ser reduzidas reversivelmente, ou seja, a molécula pode mudar reversivelmente para os estados FAD, FADH e FADH 2.
As flavoproteínas mais importantes são as desidrogenases ligadas ao transporte de elétrons e à respiração e são encontradas na mitocôndria ou em suas membranas.
Algumas enzimas dependentes da flavina são a succinato desidrogenase, que atua no ciclo do ácido cítrico, e a acil-CoA-desidrogenase, que intervém na primeira etapa de desidrogenação na oxidação dos ácidos graxos.
As flavoproteínas que são desidrogenases têm uma baixa probabilidade de que FAD reduzido (FADH 2) possa ser reoxidado pelo oxigênio molecular. Por outro lado, nas flavoproteínas oxidases, o FADH 2 tende facilmente a ser reoxidado, produzindo peróxido de hidrogênio.
Em algumas células de mamíferos, existe uma flavoproteína chamada NADPH-citocromo P450 redutase, que contém FAD e FMN (mononucleotídeo de flavina).
Esta flavoproteína é uma enzima de membrana embutida na membrana externa do retículo endoplasmático. O FAD ligado a esta enzima é o aceptor de elétrons para o NADPH durante a oxigenação do substrato.
FAD em vias metabólicas
A succinato desidrogenase é uma flavoproteína de membrana localizada na membrana mitocondrial interna das células, contendo FAD ligado covalentemente. No ciclo do ácido cítrico, é responsável por oxidar uma ligação saturada no centro da molécula de succinato, transformando essa ligação em dupla, para produzir fumarato.
A coenzima FAD é o receptor dos elétrons provenientes da oxidação desta ligação, reduzindo-a ao seu estado FADH 2. Esses elétrons são posteriormente transferidos para a cadeia de transporte eletrônico.
O complexo II da cadeia de transporte de elétrons contém a flavoproteína succinato desidrogenase. A função desse complexo é passar elétrons do succinato para a coenzima Q. O FADH 2 é oxidado em FAD, transferindo os elétrons.
A flavoproteína acil-CoA-desidrogenase catalisa a formação de uma ligação dupla trans para formar trans-enoil CoA na via metabólica da β-oxidação de ácidos graxos. Esta reação é quimicamente igual à realizada pela succinato desidrogenase no ciclo do ácido cítrico, sendo a coenzima FAD o receptor do produto H da desidrogenação.
Referências
- Devlin, TM (1992). Livro didático de bioquímica: com correlações clínicas. John Wiley & Sons, Inc.
- Garrett, RH e Grisham, CM (2008). Bioquímica. Ed. Thomson Brooks / Cole.
- Nelson, DL e Cox, MM (2006). Lehninger Principles of Biochemistry 4ª edição. Ed Omega. Barcelona.
- Rawn, JD (1989). Bioquímica (No. 577.1 RAW). Ed. Interamericana-McGraw-Hill
- Voet, D., & Voet, JG (2006). Bioquímica. Panamerican Medical Ed.