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Flavoproteína

Las flavoproteínas son proteínas que contienen un derivado del ácido nucleico de la riboflavina . Estas proteínas participan en una amplia gama de procesos biológicos, incluida la eliminación de radicales que contribuyen al estrés oxidativo, la fotosíntesis y la reparación del ADN . Las flavoproteínas son una de las familias de enzimas más estudiadas.

Las flavoproteínas tienen FMN ( mononucleótido de flavina ) o FAD ( dinucleótido de flavina y adenina ) como grupo prostético o como cofactor . La flavina generalmente está fuertemente unida (como en la adrenodoxina reductasa , donde el FAD está enterrado profundamente). [1] Aproximadamente el 5-10% de las flavoproteínas tienen un FAD unido covalentemente. [2] Según los datos estructurales disponibles, los sitios de unión del FAD se pueden dividir en más de 200 tipos diferentes. [3]

En el genoma humano están codificadas 90 flavoproteínas; alrededor del 84% requiere FAD y alrededor del 16% requiere FMN, mientras que 5 proteínas requieren ambas. [4] Las flavoproteínas se encuentran principalmente en las mitocondrias . [4] De todas las flavoproteínas, el 90% realiza reacciones redox y el otro 10% son transferasas , liasas , isomerasas , ligasas . [5]

Descubrimiento

Las flavoproteínas se mencionaron por primera vez en 1879, cuando se aislaron como un pigmento amarillo brillante de la leche de vaca. Inicialmente se denominaron lactocromo . A principios de la década de 1930, este mismo pigmento había sido aislado de una variedad de fuentes y reconocido como un componente del complejo de vitamina B. Su estructura se determinó y se informó en 1935 y se le dio el nombre de riboflavina , derivado de la cadena lateral ribitilo y el color amarillo del sistema de anillo conjugado. [6]

La primera evidencia de la necesidad de la flavina como cofactor enzimático apareció en 1935. Hugo Theorell y sus colaboradores demostraron que una proteína de levadura de color amarillo brillante , identificada previamente como esencial para la respiración celular , podía separarse en apoproteína y un pigmento amarillo brillante. Ni la apoproteína ni el pigmento por sí solos podían catalizar la oxidación del NADH , pero la mezcla de ambos restablecía la actividad enzimática. Sin embargo, la sustitución del pigmento aislado por riboflavina no restablecía la actividad enzimática, a pesar de ser indistinguibles bajo espectroscopia . Esto condujo al descubrimiento de que la proteína estudiada no requería riboflavina sino mononucleótido de flavina para ser catalíticamente activa. [6] [7]

Experimentos similares con la D -aminoácido oxidasa [8] llevaron a la identificación del dinucleótido de flavina y adenina (FAD) como una segunda forma de flavina utilizada por las enzimas. [9]

Ejemplos

La familia de las flavoproteínas contiene una amplia gama de enzimas, entre las que se incluyen:

Referencias

  1. ^ ab Hanukoglu I (2017). "Conservación de las interfaces enzima-coenzima en la enzima ubicua adrenodoxina reductasa-A que se une a FAD y NADP". Journal of Molecular Evolution . 85 (5): 205–218. Bibcode :2017JMolE..85..205H. doi :10.1007/s00239-017-9821-9. PMID  29177972. S2CID  7120148.
  2. ^ Abbas, Charles A.; Sibirny, Andriy A. (1 de junio de 2011). "Control genético de la biosíntesis y el transporte de nucleótidos de riboflavina y flavina y construcción de productores biotecnológicos robustos". Microbiology and Molecular Biology Reviews . 75 (2): 321–360. doi :10.1128/MMBR.00030-10. ISSN  1092-2172. PMC 3122625 . PMID  21646432. 
  3. ^ Garma, Leonardo D.; Medina, Milagros; Juffer, André H. (1 de noviembre de 2016). "Clasificación basada en la estructura de los sitios de unión de FAD: un estudio comparativo de herramientas de alineamiento estructural". Proteínas: estructura, función y bioinformática . 84 (11): 1728–1747. doi :10.1002/prot.25158. ISSN  1097-0134. PMID  27580869. S2CID  26066208.
  4. ^ ab Lienhart, Wolf-Dieter; Gudipati, Venugopal; Macheroux, Peter (15 de julio de 2013). "El flavoproteoma humano". Archivos de bioquímica y biofísica . 535 (2): 150–162. doi :10.1016/j.abb.2013.02.015. PMC 3684772 . PMID  23500531. 
  5. ^ Macheroux, Peter; Kappes, Barbara; Ealick, Steven E. (1 de agosto de 2011). "Flavogenómica: una visión genómica y estructural de las proteínas dependientes de flavina". FEBS Journal . 278 (15): 2625–2634. doi : 10.1111/j.1742-4658.2011.08202.x . ISSN  1742-4658. PMID  21635694. S2CID  22220250.
  6. ^ ab Massey, V (2000). "La versatilidad química y biológica de la riboflavina". Biochemical Society Transactions . 28 (4): 283–96. doi :10.1042/0300-5127:0280283. PMID  10961912.
  7. ^ Theorell, H. (1935). "Preparación en estado puro del grupo de efecto de las enzimas amarillas". Biochemische Zeitschrift . 275 : 344–46.
  8. ^ Warburg, O.; Christian, W. (1938). "Aislamiento del grupo prostético de la aminoácido oxidasa". Biochemische Zeitschrift . 298 : 150–68.
  9. ^ Christie, SMH; Kenner, GW; Todd, AR (1954). "Nucleótidos. Parte XXV. Una síntesis de dinucleótido de flavin-adenina". Journal of the Chemical Society : 46–52. doi :10.1039/JR9540000046.
  10. ^ Pandey, Amit V.; Flück, Christa E. (1 de mayo de 2013). "NADPH P450 oxidorreductasa: Estructura, función y patología de las enfermedades". Farmacología y terapéutica . 138 (2): 229–254. doi :10.1016/j.pharmthera.2013.01.010. ISSN  0163-7258. PMID  23353702.
  11. ^ Jensen, Simon Bo; Thodberg, Sara; Parween, Shaheena; Moses, Matias E.; Hansen, Cecilie C.; Thomsen, Johannes; Sletfjerding, Magnus B.; Knudsen, Camilla; Del Giudice, Rita; Lund, Philip M.; Castaño, Patricia R. (15 de abril de 2021). "Metabolismo mediado por el citocromo P450 sesgado a través de ligandos de moléculas pequeñas que se unen a la oxidorreductasa P450". Nature Communications . 12 (1): 2260. Bibcode :2021NatCo..12.2260J. doi : 10.1038/s41467-021-22562-w . ISSN  2041-1723. PMC 8050233 . Número de modelo:  PMID33859207. 
  12. ^ Kupke, T; Stevanović, S; Sahl, HG; Götz, F (1992). "Purificación y caracterización de EpiD, una flavoproteína involucrada en la biosíntesis de la epidermina lantibiótica". Journal of Bacteriology . 174 (16): 5354–61. doi :10.1128/jb.174.16.5354-5361.1992. PMC 206373 . PMID  1644762. 
  13. ^ Daniel, RA; Errington, J. (1993). "Clonación, secuenciación de ADN, análisis funcional y regulación transcripcional de los genes que codifican la sintetasa del ácido dipicolínico necesaria para la esporulación en Bacillus subtilis". Journal of Molecular Biology . 232 (2): 468–83. doi :10.1006/jmbi.1993.1403. PMID  8345520.
  14. ^ Clausen, Monika; Lamb, Christopher J.; Megnet, Roland; Doerner, Peter W. (1994). "PAD1 codifica la descarboxilasa del ácido fenilacrílico que confiere resistencia al ácido cinámico en Saccharomyces cerevisiae". Gene . 142 (1): 107–12. doi :10.1016/0378-1119(94)90363-8. PMID  8181743.
  15. ^ Zhuang, Bo; Liebl, Ursula; Vos, Marten H. (5 de mayo de 2022). "Fotoquímica de flavoproteínas: procesos fundamentales y perspectivas fotocatalíticas". The Journal of Physical Chemistry B . 126 (17): 3199–3207. doi :10.1021/acs.jpcb.2c00969. ISSN  1520-6106. PMID  35442696. S2CID  248296520.

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