Coenzyme có nguồn gốc từ Vitamin

Hầu hết các vitamin tan trong nước không được coi trọng vì bản thân chúng mà vì các tế bào chuyển hóa chúng thành coenzyme. Thiamine trở thành thiamine diphosphate, riboflavin trở thành FAD và FMN, niacin trở thành NAD+, vitamin B6 trở thành pyridoxal 5'-phosphate, pantothenate trở thành coenzyme A, biotin và folate trở thành các coenzyme mang nhóm. Chủ đề này liên kết dinh dưỡng với hóa học enzyme.

Definition

Coenzyme có nguồn gốc từ vitamin là các đồng yếu tố enzyme hữu cơ mà tế bào tổng hợp từ vitamin trong chế độ ăn uống (chủ yếu là các vitamin nhóm B), mỗi loại được điều chỉnh để mang một nhóm hóa học cụ thể hoặc một cặp electron trong quá trình xúc tác.

Scope

Chủ đề này khảo sát các vitamin nhóm B và các coenzyme có nguồn gốc từ chúng, các nhóm hóa học mà mỗi coenzyme mang, và các phản ứng tiêu biểu mà chúng xúc tác. Nó giải thích tại sao sự sẵn có của vi chất dinh dưỡng hạn chế chức năng của enzyme. Đây là một tổng quan tham khảo về hóa sinh coenzyme, không phải hướng dẫn lâm sàng hoặc chế độ ăn uống.

Core questions

• Vitamin nào tạo ra coenzyme nào, và mỗi coenzyme mang nhóm nào?
• Pyridoxal 5'-phosphate huy động hóa học amino acid như thế nào?
• Tại sao thiếu vitamin lại dẫn đến suy giảm hoạt động của enzyme?
• Các coenzyme này được sinh tổng hợp từ tiền chất vitamin của chúng như thế nào?

Key concepts

• Thiamine diphosphate (TPP) và quá trình khử carboxyl của 2-oxo acid
• FAD và FMN có nguồn gốc từ Riboflavin trong các flavoprotein
• NAD+/NADP+ có nguồn gốc từ Niacin
• Pyridoxal 5'-phosphate (PLP) và hóa học Schiff-base
• Coenzyme A có nguồn gốc từ Pantothenate và quá trình chuyển acyl
• Biotin và quá trình chuyển CO2 trong các carboxylase
• Tetrahydrofolate có nguồn gốc từ Folate và quá trình chuyển một carbon
• Các coenzyme có nguồn gốc từ Cobalamin

Mechanisms

Mỗi coenzyme có nguồn gốc từ vitamin đóng góp một hóa tính xác định. Pyridoxal 5'-phosphate, có nguồn gốc từ vitamin B6, tạo thành một aldimine (Schiff base) với các nhóm amino của cơ chất và ổn định các chất trung gian carbanion, cho phép các phản ứng chuyển amin, khử carboxyl và các phản ứng liên quan diễn ra trên một siêu họ enzyme lớn (Eliot & Kirsch, 2004; Mukherjee et al., 2011). Thiamine diphosphate ổn định một dạng tương đương acyl-anion thông qua vòng thiazolium phản ứng của nó, hỗ trợ quá trình khử carboxyl của các 2-oxo acid. Biotin, gắn cộng hóa trị với các enzyme carboxylase, mang một nhóm carboxyl đã được hoạt hóa để chuyển CO2 (Tong, 2013). Tetrahydrofolate, có nguồn gốc từ folate, vận chuyển các đơn vị một carbon ở một số trạng thái oxy hóa thông qua quá trình chuyển hóa một carbon (Ducker & Rabinowitz, 2017). Riboflavin tạo ra các coenzyme flavin FAD và FMN được sử dụng bởi các flavoprotein, và niacin tạo ra cặp oxy hóa khử NAD+/NADP+ (Macheroux et al., 2011; Nelson & Cox, 2021).

Clinical relevance

Vì các coenzyme này có nguồn gốc từ vitamin, hóa sinh ở đây là cơ sở phân tử cho mối liên hệ giữa tình trạng vi chất dinh dưỡng và chức năng enzyme được thảo luận trong khoa học dinh dưỡng. Mục này mô tả các cơ chế và con đường; nó không phải là cơ sở để chẩn đoán, bổ sung hoặc kê đơn chế độ ăn uống cá nhân.

History

Sự công nhận rằng một số vitamin là tiền chất coenzyme xuất hiện khi các 'co-ferment' của enzym học ban đầu được xác định về mặt hóa học và được đối chiếu với các vitamin được phát hiện trong các nghiên cứu về thiếu hụt. Các công trình cấu trúc và cơ chế sau đó đã lập bản đồ cách mỗi coenzyme mang nhóm đặc biệt của nó, được minh họa bằng các mô tả chi tiết về các enzyme pyridoxal-phosphate, các carboxylase phụ thuộc biotin và quá trình chuyển hóa một carbon qua trung gian folate (Eliot & Kirsch, 2004; Tong, 2013; Ducker & Rabinowitz, 2017).

Seminal works

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

Frequently asked questions

Tại sao vitamin B lại quan trọng đối với quá trình trao đổi chất?

Các tế bào chuyển hóa vitamin B thành các coenzyme mà nhiều enzyme cần; nếu không có coenzyme, các enzyme tương ứng không thể hoạt động, vì vậy các vitamin đóng vai trò là tiền chất cho bộ máy xúc tác thiết yếu.

Pyridoxal 5'-phosphate cung cấp hóa tính gì?

Nó tạo thành một Schiff base với các cơ chất amino acid và ổn định các chất trung gian carbanion tạo thành, cho phép các enzyme thực hiện các phản ứng như chuyển amin và khử carboxyl trên các amino acid.