FLAVIN ADENINE DINUCLEOTIDE (FAD): KARAKTERISTIK, BIOSINTESIS - BIOLOGI - 2025

The FAD (flavin adenin dinukleotida) adalah molekul organik, koenzim dalam beberapa enzim dari berbagai jalur metabolik. Seperti senyawa flavin-nukleotida lainnya, senyawa ini bertindak sebagai kelompok prostetik enzim reduksi oksidasi. Enzim ini dikenal sebagai flavoprotein.

FAD terikat kuat dengan flavoprotein, dalam enzim suksinat dehidrogenase; misalnya, secara kovalen melekat pada residu histidin.

Sumber: Edgar181

Flavoprotein bekerja dalam siklus asam sitrat, dalam rantai transpor elektronik dan degradasi oksidatif asam amino dan asam lemak, fungsinya untuk mengoksidasi alkana menjadi alkena.

karakteristik

FAD terdiri dari cincin heterosiklik (isoaloxacin) yang memberikan warna kuning, melekat pada alkohol (ribitol). Senyawa ini sebagian dapat direduksi menghasilkan FADH radikal yang stabil, atau direduksi total menghasilkan FADH ₂ .

Ketika terikat secara kovalen ke enzim, ia dianggap sebagai kelompok prostetik, yaitu, ia membentuk bagian asam non-amino dari protein.

Flavoprotein dalam bentuknya yang teroksidasi menghadirkan pita serapan penting dalam area spektrum yang terlihat, memberi mereka pewarnaan intens yang berkisar dari kuning hingga merah dan hijau.

Ketika enzim ini direduksi, mereka mengalami perubahan warna, karena perubahan spektrum absorpsi. Karakteristik ini digunakan untuk mempelajari aktivitas enzim tersebut.

Tumbuhan dan beberapa mikroorganisme mampu mensintesis flavin, tetapi pada hewan tingkat tinggi (seperti manusia), sintesis cincin isoaloksasin tidak memungkinkan, sehingga senyawa ini diperoleh melalui makanan, seperti vitamin B ₂ .

Dalam FAD, transfer simultan dua elektron, atau transfer sekuensial setiap elektron, dapat dihasilkan untuk menghasilkan FADH _{2 yang} tereduksi .

Biosintesis rumpon

Seperti disebutkan di atas, cincin penyusun rumpon koenzim tidak dapat disintesis oleh hewan, sehingga untuk memperoleh koenzim tersebut diperlukan prekursor yang diperoleh dari makanan, yang umumnya berupa vitamin. Vitamin ini hanya disintesis oleh mikroorganisme dan tumbuhan.

FAD dihasilkan dari vitamin B ₂ (riboflavin) melalui dua reaksi. Dalam riboflavin, rantai samping ribityl terfosforilasi pada gugus -OH dari karbon C5 oleh enzim flavokinase.

Pada langkah ini, dihasilkan flavin mononukleotida (FMN) yang, terlepas dari namanya, bukanlah nukleotida sejati, karena rantai ribitasil bukanlah gula asli.

Setelah pembentukan FMN dan melalui gugus pirofosfat (PPi), penggandengan dengan AMP terjadi melalui aksi enzim FAD pirofosforilase, akhirnya menghasilkan rumpon koenzim. Enzim flavokinase dan pirofosforilase banyak ditemukan di alam.

Pentingnya

Meskipun banyak enzim dapat menjalankan fungsi katalitiknya sendiri, ada beberapa yang membutuhkan komponen eksternal yang memberi mereka fungsi kimiawi yang tidak mereka miliki dalam rantai polipeptida.

Komponen eksternal disebut kofaktor, yang dapat berupa ion logam dan senyawa organik, dalam hal ini disebut koenzim, seperti halnya FAD.

Situs katalitik dari kompleks enzim-koenzim disebut holoenzim, dan enzim ini dikenal sebagai apoenzim ketika ia kekurangan kofaktornya, keadaan di mana ia tetap tidak aktif secara katalitik.

Aktivitas katalitik berbagai enzim (tergantung flavin) perlu terikat pada FAD untuk melakukan aktivitas katalitiknya. Di dalamnya, FAD bertindak sebagai transporter perantara elektron dan atom hidrogen yang dihasilkan dalam konversi substrat menjadi produk.

Ada berbagai reaksi yang bergantung pada flavin, seperti oksidasi ikatan karbon dalam kasus transformasi asam lemak jenuh menjadi tak jenuh, atau oksidasi suksinat menjadi fumarat.

Dehidrogenase dan oksidase yang bergantung pada flavin

Enzim yang bergantung pada flavin mengandung rumpon yang melekat kuat sebagai kelompok prostetik. Area koenzim ini yang terlibat dalam redoks berbagai reaksi dapat direduksi secara reversibel, yaitu, molekul dapat berubah secara reversibel ke status FAD, FADH dan FADH ₂ .

Flavoprotein yang paling penting adalah dehidrogenase yang terkait dengan transportasi elektron dan respirasi, dan ditemukan di mitokondria atau membrannya.

Beberapa enzim yang bergantung pada flavin adalah suksinat dehidrogenase, yang bekerja dalam siklus asam sitrat, serta asil-KoA-dehidrogenase, yang mengintervensi tahap dehidrogenasi pertama dalam oksidasi asam lemak.

Flavoprotein yang bersifat dehidrogenase memiliki kemungkinan rendah bahwa FAD tereduksi (FADH ₂ ) dapat dioksidasi ulang oleh oksigen molekuler. Di sisi lain, dalam flavoprotein oksidase, FADH ₂ dengan mudah cenderung teroksidasi ulang, menghasilkan hidrogen peroksida.

Dalam beberapa sel mamalia terdapat flavoprotein yang disebut NADPH-sitokrom P450 reduktase, yang mengandung FAD dan FMN (flavin mononucleotide).

Flavoprotein ini adalah enzim membran yang tertanam di membran luar retikulum endoplasma. FAD yang terikat pada enzim ini adalah akseptor elektron untuk NADPH selama oksigenasi substrat.

FAD di jalur metabolisme

Succinate dehydrogenase adalah membran flavoprotein yang terletak di dalam membran mitokondria bagian dalam sel, mengandung FAD yang terikat secara kovalen. Dalam siklus asam sitrat, ini bertanggung jawab untuk mengoksidasi ikatan jenuh di pusat molekul suksinat, mengubah ikatan tersebut menjadi ikatan ganda, untuk menghasilkan fumarat.

Koenzim FAD adalah reseptor elektron yang berasal dari oksidasi ikatan ini, mereduksinya menjadi FADH ₂ . Elektron-elektron ini kemudian dipindahkan ke rantai transpor elektronik.

Kompleks II dari rantai transpor elektron mengandung flavoprotein suksinat dehidrogenase. Fungsi kompleks ini adalah untuk melewatkan elektron dari suksinat ke koenzim Q. FADH ₂ dioksidasi menjadi FAD, sehingga mentransfer elektron.

Flavoprotein asil-CoA-dehydrogenase mengkatalisis pembentukan ikatan rangkap trans untuk membentuk trans-enoyl CoA dalam jalur metabolisme asam lemak β-oksidasi. Reaksi ini secara kimiawi sama dengan yang dilakukan oleh suksinat dehidrogenase dalam siklus asam sitrat, dengan koenzim FAD menjadi reseptor untuk produk H dehidrogenasi.

Referensi

1. Devlin, TM (1992). Buku teks biokimia: dengan korelasi klinis. John Wiley & Sons, Inc.
2. Garrett, RH, & Grisham, CM (2008). Biokimia. Ed. Thomson Brooks / Cole.
3. Nelson, DL, & Cox, MM (2006). Lehninger Principles of Biochemistry edisi ke-4. Ed Omega. Barcelona.
4. Rawn, JD (1989). Biokimia (No. 577.1 RAW). Ed. Interamericana-McGraw-Hill
5. Voet, D., & Voet, JG (2006). Biokimia. Panamerican Medical Ed.