Coenzimas Derivadas de Vitaminas

La mayoría de las vitaminas hidrosolubles se valoran no por sí mismas, sino porque las células las convierten en coenzimas. La tiamina se convierte en difosfato de tiamina, la riboflavina en FAD y FMN, la niacina en NAD+, la vitamina B6 en piridoxal 5'-fosfato, el pantotenato en coenzima A, la biotina y el folato en coenzimas transportadoras de grupos. Este tema vincula la nutrición con la química enzimática.

Definition

Las coenzimas derivadas de vitaminas son cofactores enzimáticos orgánicos que las células sintetizan a partir de vitaminas dietéticas (principalmente las vitaminas del grupo B), cada una adaptada para transportar un grupo químico específico o un par de electrones durante la catálisis.

Scope

El tema examina las vitaminas del grupo B y las coenzimas derivadas de ellas, los grupos químicos que cada coenzima transporta y las reacciones representativas que posibilitan. Explica por qué la disponibilidad de micronutrientes restringe la función enzimática. Es una visión general de referencia de la bioquímica de las coenzimas, no una guía clínica o dietética.

Core questions

• ¿Qué vitamina da origen a qué coenzima y qué grupo transporta cada coenzima?
• ¿Cómo moviliza el piridoxal 5'-fosfato la química de los aminoácidos?
• ¿Por qué una deficiencia vitamínica se traduce en una actividad enzimática alterada?
• ¿Cómo se biosintetizan estas coenzimas a partir de sus precursores vitamínicos?

Key concepts

• Difosfato de tiamina (TPP) y descarboxilación de 2-oxoácidos
• FAD y FMN derivados de riboflavina en flavoproteínas
• NAD+/NADP+ derivado de niacina
• Piridoxal 5'-fosfato (PLP) y química de bases de Schiff
• Coenzima A derivada de pantotenato y transferencia de acilo
• Biotina y transferencia de CO2 en carboxilasas
• Tetrahidrofolato derivado de folato y transferencia de un carbono
• Coenzimas derivadas de cobalamina

Mechanisms

Cada coenzima derivada de vitamina contribuye con una química definida. El piridoxal 5'-fosfato, derivado de la vitamina B6, forma una aldimina (base de Schiff) con los grupos amino del sustrato y estabiliza los intermediarios carbaniónicos, lo que permite la transaminación, la descarboxilación y reacciones relacionadas en una gran superfamilia de enzimas (Eliot & Kirsch, 2004; Mukherjee et al., 2011). El difosfato de tiamina estabiliza un equivalente de acil-anión a través de su anillo tiazólico reactivo, apoyando la descarboxilación de 2-oxoácidos. La biotina, unida covalentemente a las enzimas carboxilasas, transporta un grupo carboxilo activado para la transferencia de CO2 (Tong, 2013). El tetrahidrofolato, derivado del folato, transfiere unidades de un carbono en varios estados de oxidación a través del metabolismo de un carbono (Ducker & Rabinowitz, 2017). La riboflavina produce las coenzimas flavínicas FAD y FMN utilizadas por las flavoproteínas, y la niacina produce el par redox NAD+/NADP+ (Macheroux et al., 2011; Nelson & Cox, 2021).

Clinical relevance

Dado que estas coenzimas provienen de vitaminas, la bioquímica aquí es la base molecular de la conexión entre el estado de los micronutrientes y la función enzimática discutida en la ciencia de la nutrición. Esta entrada describe mecanismos y vías; no es una base para el diagnóstico individual, la suplementación o la prescripción dietética.

History

El reconocimiento de que varias vitaminas son precursores de coenzimas surgió a medida que los 'cofermentos' de la enzimología temprana se identificaron químicamente y se relacionaron con las vitaminas descubiertas en estudios de deficiencia. El trabajo estructural y mecanístico posterior mapeó cómo cada coenzima transporta su grupo particular, ejemplificado por relatos detallados de enzimas de piridoxal-fosfato, carboxilasas dependientes de biotina y el metabolismo de un carbono mediado por folato (Eliot & Kirsch, 2004; Tong, 2013; Ducker & Rabinowitz, 2017).

Seminal works

• eliot-2004
• tong-2013
• ducker-2017
• mukherjee-2011

Frequently asked questions

¿Por qué las vitaminas B son tan importantes para el metabolismo?

Las células convierten las vitaminas B en coenzimas que muchas enzimas requieren; sin la coenzima, las enzimas correspondientes no pueden funcionar, por lo que las vitaminas actúan como precursores de la maquinaria catalítica esencial.

¿Qué química proporciona el piridoxal 5'-fosfato?

Forma una base de Schiff con los sustratos de aminoácidos y estabiliza los intermediarios carbaniónicos resultantes, lo que permite a las enzimas llevar a cabo reacciones como la transaminación y la descarboxilación en los aminoácidos.