Coenzimas Derivadas de Vitaminas

A maioria das vitaminas hidrossolúveis é valorizada não por si só, mas porque as células as convertem em coenzimas. A tiamina torna-se difosfato de tiamina, a riboflavina torna-se FAD e FMN, a niacina torna-se NAD+, a vitamina B6 torna-se piridoxal 5'-fosfato, o pantotenato torna-se coenzima A, a biotina e o folato tornam-se coenzimas transportadoras de grupos. Este tópico liga a nutrição à química enzimática.

Definition

Coenzimas derivadas de vitaminas são cofatores enzimáticos orgânicos que as células sintetizam a partir de vitaminas dietéticas (principalmente as vitaminas do complexo B), cada uma adaptada para transportar um grupo químico específico ou um par de elétrons durante a catálise.

Scope

O tópico aborda as vitaminas do complexo B e as coenzimas delas derivadas, os grupos químicos que cada coenzima transporta e as reações representativas que elas permitem. Explica por que a disponibilidade de micronutrientes restringe a função enzimática. É uma visão geral de referência da bioquímica de coenzimas, não uma orientação clínica ou dietética.

Core questions

• Qual vitamina dá origem a qual coenzima e qual grupo cada coenzima transporta?
• Como o piridoxal 5'-fosfato mobiliza a química dos aminoácidos?
• Por que uma deficiência vitamínica se traduz em atividade enzimática comprometida?
• Como essas coenzimas são biossintetizadas a partir de seus precursores vitamínicos?

Key concepts

• Difosfato de tiamina (TPP) e descarboxilação de 2-oxoácidos
• FAD e FMN derivados de riboflavina em flavoproteínas
• NAD+/NADP+ derivado de niacina
• Piridoxal 5'-fosfato (PLP) e química da base de Schiff
• Coenzima A derivada de pantotenato e transferência de acil
• Biotina e transferência de CO2 em carboxilases
• Tetrahidrofolato derivado de folato e transferência de um carbono
• Coenzimas derivadas de cobalamina

Mechanisms

Cada coenzima derivada de vitamina contribui com uma química definida. O piridoxal 5'-fosfato, derivado da vitamina B6, forma uma aldimina (base de Schiff) com grupos amino do substrato e estabiliza intermediários carbaniônicos, permitindo transaminação, descarboxilação e reações relacionadas em uma grande superfamília de enzimas (Eliot & Kirsch, 2004; Mukherjee et al., 2011). O difosfato de tiamina estabiliza um equivalente de acil-ânion através de seu anel tiazólio reativo, apoiando a descarboxilação de 2-oxoácidos. A biotina, ligada covalentemente a enzimas carboxilases, transporta um grupo carboxila ativado para a transferência de CO2 (Tong, 2013). O tetrahidrofolato, derivado do folato, transporta unidades de um carbono em vários estados de oxidação através do metabolismo de um carbono (Ducker & Rabinowitz, 2017). A riboflavina produz as coenzimas flavínicas FAD e FMN usadas por flavoproteínas, e a niacina produz o par redox NAD+/NADP+ (Macheroux et al., 2011; Nelson & Cox, 2021).

Clinical relevance

Como essas coenzimas provêm de vitaminas, a bioquímica aqui é a base molecular para a conexão entre o estado de micronutrientes e a função enzimática discutida na ciência da nutrição. Esta entrada descreve mecanismos e vias; não é uma base para diagnóstico individual, suplementação ou prescrição dietética.

History

O reconhecimento de que várias vitaminas são precursoras de coenzimas surgiu à medida que os 'co-fermentos' da enzimologia inicial foram quimicamente identificados e combinados com as vitaminas descobertas em estudos de deficiência. O trabalho estrutural e mecanístico subsequente mapeou como cada coenzima transporta seu grupo particular, exemplificado por relatos detalhados de enzimas piridoxal-fosfato, carboxilases dependentes de biotina e metabolismo de um 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 que as vitaminas B são tão importantes para o metabolismo?

As células convertem as vitaminas B em coenzimas que muitas enzimas requerem; sem a coenzima, as enzimas correspondentes não podem funcionar, então as vitaminas atuam como precursoras para a maquinaria catalítica essencial.

Que química o piridoxal 5'-fosfato proporciona?

Ele forma uma base de Schiff com substratos de aminoácidos e estabiliza os intermediários carbaniônicos resultantes, o que permite que as enzimas realizem reações como transaminação e descarboxilação em aminoácidos.