کوآنزیمهای مشتقشده از ویتامین
اکثر ویتامینهای محلول در آب نه به خاطر خودشان، بلکه به این دلیل که سلولها آنها را به کوآنزیم تبدیل میکنند، ارزشمند هستند. تیامین به تیامین دیفسفات، ریبوفلاوین به FAD و FMN، نیاسین به NAD+، ویتامین B6 به پیریدوکسال 5'-فسفات، پانتوتنات به کوآنزیم A، بیوتین و فولات به کوآنزیمهای حامل گروه تبدیل میشوند. این موضوع تغذیه را به شیمی آنزیمها پیوند میدهد.
Definition
کوآنزیمهای مشتقشده از ویتامین، کوفاکتورهای آنزیمی آلی هستند که سلولها آنها را از ویتامینهای غذایی (عمدتاً ویتامینهای گروه B) سنتز میکنند، که هر کدام برای حمل یک گروه شیمیایی خاص یا یک جفت الکترون در طول کاتالیز طراحی شدهاند.
Scope
این موضوع ویتامینهای گروه B و کوآنزیمهای مشتقشده از آنها، گروههای شیمیایی که هر کوآنزیم حمل میکند و واکنشهای نمونهای که آنها را فعال میکنند، بررسی میکند. توضیح میدهد که چرا در دسترس بودن ریزمغذیها عملکرد آنزیم را محدود میکند. این یک مرور کلی مرجع از بیوشیمی کوآنزیم است، نه راهنمایی بالینی یا رژیم غذایی.
Core questions
- کدام ویتامین به کدام کوآنزیم منجر میشود و هر کوآنزیم چه گروهی را حمل میکند؟
- پیریدوکسال 5'-فسفات چگونه شیمی اسید آمینه را بسیج میکند؟
- چرا کمبود ویتامین به اختلال در فعالیت آنزیم منجر میشود؟
- این کوآنزیمها چگونه از پیشسازهای ویتامینی خود بیوسنتز میشوند؟
Key concepts
- تیامین دیفسفات (TPP) و دکربوکسیلاسیون 2-اکسو اسیدها
- FAD و FMN مشتقشده از ریبوفلاوین در فلاووپروتئینها
- NAD+/NADP+ مشتقشده از نیاسین
- پیریدوکسال 5'-فسفات (PLP) و شیمی باز شیف
- کوآنزیم A مشتقشده از پانتوتنات و انتقال آسیل
- بیوتین و انتقال CO2 در کربوکسیلازها
- تتراهیدروفولات مشتقشده از فولات و انتقال یککربنه
- کوآنزیمهای مشتقشده از کوبالامین
Mechanisms
هر کوآنزیم مشتقشده از ویتامین، یک شیمی تعریفشده را ارائه میدهد. پیریدوکسال 5'-فسفات، مشتقشده از ویتامین B6، با گروههای آمین سوبسترا یک آلدیمین (باز شیف) تشکیل میدهد و واسطههای کاربانیون را پایدار میکند، که امکان ترانسآمیناسیون، دکربوکسیلاسیون و واکنشهای مرتبط را در یک ابرخانواده بزرگ آنزیمی فراهم میآورد (Eliot & Kirsch, 2004; Mukherjee et al., 2011). تیامین دیفسفات یک معادل آسیل-آنیون را از طریق حلقه تیازولیوم واکنشپذیر خود پایدار میکند و از دکربوکسیلاسیون 2-اکسو اسیدها حمایت میکند. بیوتین، که به آنزیمهای کربوکسیلاز متصل است، یک گروه کربوکسیل فعالشده را برای انتقال CO2 حمل میکند (Tong, 2013). تتراهیدروفولات، مشتقشده از فولات، واحدهای یککربنه را در چندین حالت اکسیداسیون از طریق متابولیسم یککربنه جابجا میکند (Ducker & Rabinowitz, 2017). ریبوفلاوین، کوآنزیمهای فلاوین FAD و FMN را که توسط فلاووپروتئینها استفاده میشوند، تولید میکند و نیاسین، جفت ردوکس NAD+/NADP+ را تولید میکند (Macheroux et al., 2011; Nelson & Cox, 2021).
Clinical relevance
از آنجا که این کوآنزیمها از ویتامینها به دست میآیند، بیوشیمی در اینجا اساس مولکولی ارتباط بین وضعیت ریزمغذیها و عملکرد آنزیم است که در علم تغذیه مورد بحث قرار میگیرد. این مدخل مکانیسمها و مسیرها را توصیف میکند؛ مبنایی برای تشخیص فردی، مکملدرمانی یا تجویز رژیم غذایی نیست.
History
شناخت اینکه چندین ویتامین پیشساز کوآنزیم هستند، زمانی پدیدار شد که «کو-فرمنتهای» آنزیمشناسی اولیه از نظر شیمیایی شناسایی شدند و با ویتامینهای کشفشده در مطالعات کمبود مطابقت داده شدند. کارهای ساختاری و مکانیکی بعدی، نحوه حمل گروه خاص توسط هر کوآنزیم را ترسیم کردند، که با گزارشهای دقیق از آنزیمهای پیریدوکسال-فسفات، کربوکسیلازهای وابسته به بیوتین و متابولیسم یککربنه با واسطه فولات نشان داده شد (Eliot & Kirsch, 2004; Tong, 2013; Ducker & Rabinowitz, 2017).
Related topics
Seminal works
- eliot-2004
- tong-2013
- ducker-2017
- mukherjee-2011
Frequently asked questions
- چرا ویتامینهای گروه B برای متابولیسم بسیار مهم هستند؟
- سلولها ویتامینهای گروه B را به کوآنزیمهایی تبدیل میکنند که بسیاری از آنزیمها به آنها نیاز دارند؛ بدون کوآنزیم، آنزیمهای مربوطه نمیتوانند کار کنند، بنابراین ویتامینها به عنوان پیشساز برای ماشینآلات کاتالیزوری ضروری عمل میکنند.
- پیریدوکسال 5'-فسفات چه شیمیایی را فراهم میکند؟
- این ماده با سوبستراهای اسید آمینه یک باز شیف تشکیل میدهد و واسطههای کاربانیون حاصل را پایدار میکند، که به آنزیمها اجازه میدهد واکنشهایی مانند ترانسآمیناسیون و دکربوکسیلاسیون را روی اسیدهای آمینه انجام دهند.