Dinucleotídeo flavina adenina (FAD): características, biossíntese - Ciência - 2023

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o MANIA (flavina adenina dinucleotídeo) é uma molécula orgânica, coenzima em algumas 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.

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 coloração amarela, ligado a um álcool (ribitol). Este composto pode ser parcialmente reduzido gerando um radical estável FADH, ou totalmente reduzido produzindo FADH₂.

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 B₂.

No FAD, a transferência simultânea de dois elétrons, ou transferências sequenciais de cada elétron, pode ser gerada para produzir a forma reduzida FADH₂.

Biossíntese de FAD

Como mencionado anteriormente, o anel que constitui a coenzima FAD não pode ser sintetizado por animais, portanto, 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.

FAD é gerado a partir da vitamina B₂ (riboflavina) por meio de duas reações. Na riboflavina, uma cadeia lateral de ribitila é fosforilada no grupo -OH do carbono C5 pela ação da enzima flavokinase.

Nessa etapa, é gerado o mononucleotídeo de flavina (FMN) que, apesar do nome, não é um nucleotídeo verdadeiro, já que 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 conta própria, há algumas que requerem um componente externo para dar-lhes as funções químicas que faltam em suas cadeias polipeptídicas.

Os componentes externos são os chamados cofatores, que podem ser íons metálicos e compostos orgânicos, caso em que são chamados de 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 fixado como um grupo protético. As áreas desta coenzima que estão envolvidas no redox de várias reações podem ser reduzidas reversivelmente, ou seja, a molécula pode mudar reversivelmente para os estados FAD, FADH e FADH₂.

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 de 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 reduzir FAD (FADH₂) pode ser reoxidado pelo oxigênio molecular. Por outro lado, nas flavoproteínas oxidases, FADH₂ facilmente tende a ser reoxidado, produzindo peróxido de hidrogênio.

Em algumas células de mamíferos, há 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-a em dupla, para produzir fumarato.

A coenzima FAD é o receptor dos elétrons provenientes da oxidação desta ligação, reduzindo-a ao estado de FADH₂. 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. FADH₂ ele é oxidado a FAD, transferindo assim 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 para os produtos H da desidrogenação.

Referências

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