25.6: Coenzyme B12 – Vitamine B12

La cobalamine, ou Vitamine B12, est la plus grande et la plus complexe de tous les types de vitamines. La découverte de la cobalamine a été faite alors que les scientifiques cherchaient à trouver un remède contre l’anémie pernicieuse, une maladie anémique causée par une absence de facteur intrinsèque dans l’estomac. La cobalamine a été étudiée, purifiée et collectée en petits cristaux rouges, et sa structure de cristallisation a été déterminée au cours d’une expérience d’analyse aux rayons X menée par le scientifique Hodkin. Une structure moléculaire de Cobalamine est simple, mais contient de nombreuses variétés et complexes différents, comme le montre la figure 1. L’examen de la structure moléculaire de la vitamine aide les scientifiques à mieux comprendre comment le corps utilise la vitamine B12 pour construire des globules rouges et prévenir les syndromes d’anémie pernicieuse.

Figure 1

La structure métalloenzyme de la Cobalamine présente un cycle corrine avec le Cobalt, le seul métal de la molécule, positionné en plein centre de la structure par quatre liaisons coordonnées d’azote provenant de quatre groupes pyrrole. Ces quatre groupes de sous-unités sont séparés uniformément sur le même plan, directement l’un en face de l’autre. Ils sont également reliés l’un à l’autre par une liaison méthylène C-CH3 de l’autre côté, par une liaison C-H d’un côté et par deux pyrroles venant directement ensemble. Ensemble, ils forment un anneau de corrine parfait comme le montre la figure 2. Le cinquième ligand relié au Cobalt est un azote provenant du 5,6-dimethhylbenzimidazole. Il se présente comme un axe descendant directement du cobalt juste sous l’anneau de corrine. Ce benzimidazole est également connecté à un sucre à cinq carbones, qui se fixe finalement à un groupe phosphate, puis se rattache au reste de la structure. L’axe étant étiré jusqu’en bas, la liaison entre le Cobalt et le 5,6-diméthylbenzimidazole est faible et peut parfois être remplacée par des molécules apparentées telles qu’un 5-hydrozyl-benzimidazole, une adénine ou tout autre groupe similaire. En sixième position au-dessus de l’anneau de Corrine, le site actif du Cobalt peut se connecter directement à plusieurs types de ligands différents. Il peut se connecter au CN pour former un Cyanocobalami, à un groupe méthyle pour former une méthylcobalamine, à un groupe 5′-désoxy adénosie pour former une adénosylcobalamine et OH, Hydroxycobalamine. Le cobalt est toujours prêt à s’oxyder de 1+ en 2+ et 3+ afin de correspondre à ces groupes R qui lui sont connectés. Par exemple, l’hydroxocobalamine contient du cobalt qui a une charge 3+ tandis que le méthyladénosyle contient un cobalt qui a une charge 1 +.

Figure 2

La configuration du groupe ponctuel de la cobalamine est C4v. Afin de déterminer cette symétrie, il faut voir que la structure est capable de tourner elle-même quatre fois et finira par revenir à sa position d’origine. De plus, il n’y a pas de plan sigma h et pas d’axe C2 perpendiculaire. Cependant, comme il existe des plans sigma v qui coupent les molécules en parties paires, il est clair de déterminer que la structure de la cobalamine est un C4v. Le cobalt étant le métal central de la molécule, la cobalamine portait une configuration octaédrique déformée. L’axe qui relie le Cobalt au diméthyl benzimidazole 5,6 est étiré jusqu’au fond. Sa distance est plusieurs fois plus longue que la distance du Cobalt et du groupe R attaché au-dessus. Cela peut parfois aussi être appelé une structure tétragonale. L’ensemble de la forme est globalement similaire à un octaèdre, mais les deux groupes axiaux sont différents et séparés en distances inégales. Comme il n’y a qu’un seul centre de métalloenzyme dans le système, le groupe de points et la configuration qui viennent d’être mentionnés sont également affectés à la structure dans son ensemble. Comme la structure métallocoenzyme est étirée, elle est assez faiblement coordonnée et peut être séparée ou remplacée par d’autres groupes comme mentionné ci-dessus.

Les scientifiques ont montré que les spectroscopies IR et Raman étaient utilisées pour déterminer la structure de la molécule. Ceci est déterminé en observant les tables de caractères du groupe ponctuel C4v, la symétrie du groupe ponctuel de la cobalamine. Du côté IR, on peut voir qu’il existe des groupes tels que drz, (x, y), (rz, ry). D’autre part, du côté Raman, il existe des groupes tels que x carré + y carré, z carré, x carré – y carré, xy, xz, yz. Le côté Raman a indiqué qu’il y avait des modes d’étirement dans la molécule et se rapporte à l’étirement de l’axial du diméthyl benzimidazole 5,6 qui se connectait directement sous le Cobalt métallique. L’étirement peut être vu sur la figure 3.

Figure 3

Les enzymes cobalaminiques peuvent catalyser différents types de réactions. L’un d’eux est la réaction des réarrangements intramoléculaires. Au cours de ce réarrangement, la coenzyme est échangée aux deux groupes attachés aux atomes de carbone adjacents. Une autre réaction consiste à transférer le groupe méthyle dans certaines réactions de méthylation, telles que la conversion de l’homocystéine en méthionine, la biosysnthèse de la choline et de la thymine, etc. Ces interactions peuvent apporter des valeurs bénéfiques aux corps biologiques.

La cobalamine a de nombreux effets bénéfiques sur les existences biologiques. Ils jouent un rôle pour maintenir un système corporel sain et aident à la production du matériel génétique du corps. La cyanocobalamine, un type de cobalamine, agit pour générer la formation de globules rouges et guérir de nombreux dommages différents dans le système nerveux. La cobalamine joue également un rôle vital dans le métabolisme des acides gras essentiels au maintien de la myéline. Des études ont montré que les personnes ayant une carence en vitamine B12 révéleront une destruction irrégulière de la santé myéline, ce qui entraîne une paralyse et la mort. Certains des autres symptômes du manque de cobalamine sont une mauvaise croissance, une moelle osseuse mégaloblastique, des modifications du tractus gastro-intestinal, une leucoopénie et des nutrophilles hyper-segmentées, des modifications dégénératives de la moelle épinière et du système nerveux et l’excrétion d’acide méthyl malonique et d’homocystine dans l’urine.

Au fil des ans, la vitamine B12 s’est révélée essentielle au fonctionnement du système nerveux et à la production de globules rouges. Une étude menée par des chercheurs des National Institutes of Health, Trinity College de Dublin, a suggéré qu’une carence en vitamine B12 pourrait augmenter le risque d’anomalie des tubes neuraux chez les enfants (Miller). Par conséquent, en étudiant la structure et la fonction de la cobalamine, les scientifiques peuvent expérimenter et former de la vitamine B12 dans leurs laboratoires et servir la communauté dans son ensemble.