Flavinadenindinukleotid

Flavinadenindinukleotid
Obecné
Systematický název	Flavinadenindinukleotid
Sumární vzorec	C27H33N9O15P2
Identifikace
Registrační číslo CAS	146-14-5
Vlastnosti
Molární hmotnost	785,55 g/mol
	Není-li uvedeno jinak, jsou použity; jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa). Některá data mohou pocházet z datové položky.

Flavinadenindinukleotid (FAD či FADH₂, riboflavinadenosindifosfát) je koenzym nebo také prostetická skupina obsahující vitamín B₂ (riboflavin) navázaný na adenosindifosfát (ADP). Celá molekula tedy obsahuje riboflavinovou skupinu, dva fosfáty, cukr ribózu a adenin. Od příbuzné sloučeniny flavinmononukleotidu (FMN) se liší přítomností adenosinmonofosfátu (AMP).

Jako oxidačně-redoxně aktivní sloučenina je řazena mezi flavinové nukleotidy a je součástí mnoha proteinů - flavoproteinů. Je vázaná na mnoho enzymů, včetně ferredoxin-NADP+ reduktázy, monoaminooxidázy, D-aminokyselinoxidázy, glukózoxidázy, xanthinoxidázy a acyl CoA dehydrogenázy.

V roce 1937 obdržel Paul Karrer Nobelovu cenu za svou základní práci o skupině flavinů.

Chemické složení

Všechny flavinové koenzymy se odvozují od riboflavinu. Po fosforylaci riboflavinu se získá riboflavin-5‘-fosfát, který se označuje jako flavinmononukleotid (FMN). Přidáním adenosinmonofosfátu (AMP) vzniká FAD.

Celá molekula FAD tedy obsahuje riboflavinovou skupinu, dva fosfáty, cukr ribózu a adenin.

Riboflavin
FMN
FAD
Srovnání FMN a FAD

Čtyři redoxní stavy

Rovnovážná reakce mezi oxidovaným a redukovaným stavem isoalloxazinového systému.

FAD může existovat ve čtyřech redoxních stavech, kterými jsou:^[1]

FAD - flavin-N(5)-oxid (plně oxidovaná forma)
FAD - chinon (chinonová forma)
FADH - semichinon
FADH₂ - hydrochinon

Mezi těmito stavy dochází k přijímání nebo darování elektronů v isoalloxazinovém systému FAD. Oxidovaná forma FAD (flavin-N(5)-oxid, chinon) přijímá dva elektrony a dva protony, mění se tak na redukovanou formu FADH₂ (hydrochinon). FADH (semichinon) může být vytvořen buď redukcí FAD nebo oxidací FADH₂ přijetím nebo darováním jednoho elektronu a jednoho protonu. Některé proteiny však vytvářejí a udržují plně oxidovanou formu flavinového kofaktoru, flavin-N(5)-oxidu.

Funkce v organismu

Redukovaná forma FADH₂ vzniká zejména v Krebsově cyklu při dehydrogenaci sukcinátu na fumarát. FADH₂ je schopen přenášet elektrony a vodíkové atomy z Krebsova cyklu do elektronového transportního řetězce (dýchací řetězec), na jehož konci se uskutečňuje syntéza ATP.^[2] Je tak důležitým nosičem elektronů v různých prokaryotických a eukaryotických metabolických procesech (oxidační fosforylace, β oxidace mastných kyselin a další redoxní reakce). Na rozdíl od NAD+ může FAD přenášet jednotlivé elektrony. Oxidoreduktázy tak mohou aktivovat molekulární kyslík pomocí FAD.

Příklady enzymů, které používají FAD:

Monoaminooxidáza
Ferredoxin-NADP+ reduktáza
Glukózooxidáza (GOx)
Dehydrogenáza celoobiózy
Nitrátreduktáza
Sukcinátdehydrogenáza
Dihydrolipoyldehydrogenáza
Acyl-CoA dehydrogenáza
D-aminokyselinoxidáza
xanthinoxidáza

Klinický význam

Přibližně 60% lidských flavoproteinů způsobuje onemocnění při mutaci. V některých případech je to způsobeno sníženou afinitou k FAD nebo FMN. Vysoký příjem riboflavinu (vitamín B₂) může zmírnit příznaky onemocnění. Kromě toho může samotný nedostatek riboflavinu a výsledný nedostatek FAD a FMN způsobit další zdravotní problémy (vývojové nebo gastrointestinální abnormality, vadný rozpad tuku, anémie, neurologické problémy, rakovina, srdeční onemocnění, migrény, zhoršené vidění a kožní léze).

Farmaceutický průmysl proto vyrábí riboflavin jako doplněk stravy. V roce 2008 byla celosvětová potřeba riboflavinu 6 000 tun ročně s výrobní kapacitou 10 000 tun. Tento trh v hodnotě 150 až 500 milionů dolarů není určen pouze pro lékařské aplikace, ale používá se také jako doplněk k výživě zvířat v zemědělském průmyslu a jako potravinářské barvivo.

FAD patří mezi řadu molekul v těle, které mají nativní fluorescenci (například také tryptofan, kolagen, NADH a porfyriny). Lékaři proto používají jejich fluorescenční vlastnosti k diagnostice a sledování léčby, která je šetrnější než standardní biopsie.

Reference

V tomto článku byly použity překlady textů z článků Flavin-Adenin-Dinukleotid na německé Wikipedii a Flavin adenine dinucleotide na anglické Wikipedii.

↑ Stenesh, J. (1989): Dictionary of Biochemistry and Molecular Biology (2nd Edition). John Wiley & Sons.
↑ ALBERTS, Bruce, et al. Essential Cell Biology. 2. vyd. New York: Garland Science, 2004. Dostupné online.

Související články

Flavinmononukleotid (FMN)

Riboflavin

Externí odkazy

Obrázky, zvuky či videa k tématu flavinadenindinukleotid na Wikimedia Commons

[stenesh-1] Stenesh, J. (1989): Dictionary of Biochemistry and Molecular Biology (2nd Edition). John Wiley & Sons.

[2] ALBERTS, Bruce, et al. Essential Cell Biology. 2. vyd. New York: Garland Science, 2004. Dostupné online.

[1]

[2]