25.6: B12 koenzim – B12-Vitamin

kobalamin, vagy B12-Vitamin, a legnagyobb és a legösszetettebb az összes típusú vitaminok. A kobalamin felfedezése akkor történt, amikor a tudósok arra törekedtek, hogy gyógymódot találjanak a káros vérszegénységre, egy anémiás betegségre, amelyet a gyomor belső tényezőjének hiánya okoz. A kobalamint tanulmányozták, megtisztították és kis vörös kristályokká gyűjtötték, és kristályosodási szerkezetét Hodkin tudós által végzett Röntgenelemzési kísérlet során határozták meg. A kobalamin molekulaszerkezete egyszerű, mégis sok különböző fajtát és komplexet tartalmaz, amint azt az 1. ábra mutatja. A vitamin molekuláris szerkezetének vizsgálata segít a tudósoknak abban, hogy jobban megértsék, hogyan használja a szervezet a B12-vitamint a vörösvérsejtek építéséhez és a káros anémia szindrómák megelőzéséhez.

1. ábra

a kobalamin metalloenzim szerkezete a molekula egyetlen fémét, a kobaltot tartalmazó corrin gyűrűt mutatja, amely a szerkezet közepén helyezkedik el négy pirrolcsoport négy koordinált nitrogénkötésével. Ez a négy alegység csoport egyenletesen van elválasztva ugyanazon a síkon, közvetlenül egymással szemben. A másik oldalon egy C-CH3 metilén kapcsolat, az egyik oldalon egy C-H, valamint két közvetlenül összekapcsolódó pirrol kapcsolódik egymáshoz. Együtt, tökéletes corrin gyűrűt alkotnak, amint az a 2. ábrán látható. A Kobalthoz kapcsolódó ötödik ligandum az 5,6-dimetil-benzimidazolból származó nitrogén. Tengelyirányban jelenik meg, amely egyenesen lefelé fut a kobaltból, közvetlenül a corrin gyűrű alatt. Ez a benzimidazol egy öt széncukorhoz is kapcsolódik, amely végül egy foszfátcsoporthoz kapcsolódik, majd visszahúzza a szerkezet többi részét. Mivel az axiális rész teljesen le van nyújtva, a kobalt és az 5,6-dimetil-benzimidazol közötti kötés gyenge, és néha helyettesíthető rokon molekulákkal, például 5-hidrozil-benzimidazollal, adeninnel vagy bármely más hasonló csoporttal. A Corrin gyűrű feletti hatodik helyzetben a kobalt aktív helye közvetlenül kapcsolódhat többféle ligandumhoz. CN-hez kapcsolódva Cianokobalámit, Metilcsoporthoz metilkobalamint, 5′ – dezoxi-adenozi-csoporthoz adenozil-kobalamint és OH-Hidroxikobalamint képezhet. A kobalt mindig készen áll arra, hogy az 1+ változásból 2+ és 3+ – ra oxidálódjon, hogy megfeleljen ezeknek az R csoportoknak, amelyek kapcsolódnak hozzá. Például a hidroxokobalamin kobaltot tartalmaz, amelynek 3 + töltése van, míg a Metiladenozil 1+ töltésű kobaltot tartalmaz.

ábra 2

a kobalamin pontcsoport-konfigurációja C4v. ennek a szimmetriának a meghatározásához látni kell, hogy a szerkezet képes négyszer elfordulni, és végül visszatér eredeti helyzetébe. Továbbá nincs sigma H sík és nincs merőleges C2 fejsze. Mivel azonban vannak olyan sigma v síkok, amelyek a molekulákat egyenletes részekre vágják, egyértelmű meghatározni, hogy a kobalamin szerkezete C4v. mivel a kobalt a molekula középső fémje, a kobalamin torz oktaéderes konfigurációt hordozott. Az axiális, amely összeköti a kobaltot az 5,6 dimetil-benzimidazollal, egészen az aljáig húzódik. Távolsága többszörösen nagyobb, mint a kobalt és a felette lévő R csoport távolsága. Ezt néha tetragonális szerkezetnek is nevezhetjük. A teljes forma hasonló az oktaéderhez, de a két tengelyirányú csoport eltérő és egyenetlen távolságokra oszlik. Mivel csak egy metalloenzim központ van a rendszerben, az imént említett pontcsoport és konfiguráció szintén a szerkezet egészéhez van rendelve. Mivel a metallokoenzim szerkezete ki van nyújtva, meglehetősen gyengén koordinált, szétszakítható vagy helyettesíthető más csoportokkal, amint azt fentebb említettük.

a tudósok kimutatták, hogy mind az IR, mind a Raman spektroszkópiát alkalmazták a molekula szerkezetének meghatározására. Ezt úgy határozzuk meg, hogy megfigyeljük a C4V pontcsoport karaktertábláit, a kobalamin pontcsoport-szimmetriáját. Az IR oldalon látható, hogy vannak olyan csoportok, mint a drz, (x, y), (rz, ry). Másrészt a Raman oldalán vannak olyan csoportok, mint x négyzet +y négyzet, z négyzet, x négyzet-y négyzet, xy, xz, yz. A Raman oldal azt jelezte, hogy a molekulában vannak nyújtási módok, és az 5,6 dimetil-benzimidazol tengelyirányú nyújtásához kapcsolódik, amely közvetlenül a Kobaltfém alatt kapcsolódik. A nyújtás a 3. ábrán látható.

3. ábra

a kobalamin enzimek többféle reakciót képesek katalizálni. Az egyik az intramolekuláris átrendeződések reakciója. Ezen átrendeződés során koenzimet cserélnek a szomszédos szénatomokhoz kapcsolódó két csoportra. Egy másik reakció magában foglalja a metilcsoport átvitelét bizonyos metilezési reakciókban, például a homocisztein metioninná történő átalakulását, a kolin és a timin bioszintézisét stb. Ezek a kölcsönhatások hasznos értékeket hozhatnak a biológiai testek számára.

a kobalaminnak számos jótékony hatása van a biológiai létezésre. Szerepet játszanak az egészséges testrendszer fenntartásában és segítik a szervezet genetikai anyagainak előállítását. A cianokobalamin, a kobalamin egyik típusa, a vörösvérsejtek képződését eredményezi, és számos különböző károsodást gyógyít az idegrendszerben. A kobalamin létfontosságú szerepet játszik a mielin fenntartásához nélkülözhetetlen zsírsavak metabolizmusában is. Tanulmányok kimutatták, hogy a B12-vitamin-hiányban szenvedő emberek a myeline shealth szabálytalan pusztulását tárják fel, ami parlysishez és halálhoz vezet. A kobalamin hiányának néhány egyéb tünete a gyenge növekedés, a megaloblasztos csontvelő, a gyomor-bél traktus változásai, a Leukoopenia és a hiper-szegmentált nutrofillek, a gerincvelő és az idegrendszer degeneratív változásai, valamint a metil-malonsav és a homocisztin kiválasztása a vizelettel.

az évek során a B12-Vitamin elengedhetetlennek bizonyult az idegrendszer működéséhez és a vörösvértestek termeléséhez. A dublini Trinity College Nemzeti Egészségügyi Intézetének kutatói által végzett tanulmány szerint a B12-Vitamin hiánya növelheti a neurális csövek hibájának kockázatát a gyermekeknél (Miller). Ezért a kobalamin szerkezetének és funkciójának tanulmányozásával a tudósok kísérletezhetnek és B12-vitamint képezhetnek laboratóriumaikban, és szolgálhatják a közösség egészét.