25.6: Coenzima B12-Vitamina B12
Cobalamina, o vitamina B12, è il più grande e il più complesso di tutti i tipi di vitamine. La scoperta della cobalamina è stata fatta mentre gli scienziati stavano cercando di trovare una cura per l’anemia perniciosa, una malattia anemica causata da un’assenza di fattore intrinseco nello stomaco. La cobalamina è stata studiata, purificata e raccolta in piccoli cristalli rossi e la sua struttura di cristallizzazione è stata determinata durante un esperimento di analisi a raggi X condotto dallo scienziato Hodkin. Una struttura molecolare di cobalamina è semplice, ma contiene un sacco di diverse varietà e complessi come mostrato in Figura 1. L’esame della struttura molecolare della vitamina aiuta gli scienziati ad avere una migliore comprensione di come il corpo utilizza la vitamina B12 nella costruzione di globuli rossi e prevenire sindromi di anemia perniciosa.
Figura 1
La struttura metalloenzimatica della Cobalamina presenta un anello di corrina con Cobalto, l’unico metallo nella molecola, posizionato proprio al centro della struttura da quattro legami coordinati di azoto da quattro gruppi pirrolici. Questi quattro gruppi di subunità sono separati uniformemente sullo stesso piano, direttamente di fronte all’altro. Sono anche collegati tra loro da un collegamento di metilene C-CH3 sugli altri lati, da un C-H su un lato e da due pirroli che si uniscono direttamente. Insieme, formano un anello corrin perfetto come mostrato in figura 2. Il quinto ligando collegato al cobalto è un azoto proveniente dal 5,6-dimetilbenzimidazolo. Si presenta come una corsa assiale verso il basso dal cobalto proprio sotto l’anello di corrin. Questo benzimidazolo è anche collegato a uno zucchero a cinque atomi di carbonio, che alla fine si attacca a un gruppo fosfato e quindi si allaccia al resto della struttura. Poiché l’assiale è allungato fino in fondo, il legame tra il cobalto e il 5,6-dimetilbenzimidazolo è debole e talvolta può essere sostituito da molecole correlate come un 5-hydrozyl-benzimidazole, un’adenina o qualsiasi altro gruppo simile. Nella sesta posizione sopra l’anello di Corrin, il sito attivo del cobalto può connettersi direttamente a diversi tipi di ligandi. Può collegarsi al CN per formare un Cyanocobalami, ad un gruppo metilico per formare un methylcobalamin, ad un gruppo 5′-deoxy adenosy per formare un adenosylcobalamin ed OH, Hydroxycobalamin. Il cobalto è sempre pronto ad ossidarsi da 1 + cambiamento in 2 + e 3 + al fine di abbinare con questi gruppi R che sono collegati ad esso. Ad esempio, l’idrossicobalamina contiene cobalto che ha una carica 3+ mentre il metiladenosil contiene un cobalto che ha una carica 1+.
Figura 2
La configurazione del gruppo di punti di Cobalamina è C4v.Per determinare questa simmetria, si deve vedere che la struttura è in grado di ruotare se stessa quattro volte e alla fine tornerà alla sua posizione originale. Inoltre, non ci sono piani sigma h e nessun asse C2 perpendicolare. Tuttavia, poiché ci sono piani sigma v che tagliano le molecole in parti pari, è chiaro determinare che la struttura della Cobalamina è un C4v. Con il cobalto che è il metallo centrale della molecola, la cobalamina portava una configurazione ottaedrica distorta. L’assiale che collega il cobalto al 5,6 dimetil benzimidazolo è allungato fino in fondo. La sua distanza è parecchie volte più lunga della distanza dal Cobalto e dal gruppo R collegato sopra di esso. Questo a volte può anche essere definito come una struttura tetragonale. L’intera forma complessiva è simile a un ottaedrico, ma i due gruppi assiali sono diversi e separati in distanze irregolari. Poiché esiste un solo centro metalloenzimatico nel sistema, il gruppo di punti e la configurazione appena menzionati vengono assegnati anche alla struttura nel suo complesso. Poiché la struttura del metallocoenzima è allungata, è piuttosto debolmente coordinata e può essere disgregata o sostituita con altri gruppi come menzionato sopra.
Gli scienziati hanno dimostrato che sia la spettroscopia IR che quella Raman sono state utilizzate per determinare la struttura della molecola. Questo è determinato osservando le tabelle dei caratteri del gruppo di punti C4v, la simmetria del gruppo di punti di Cobalamina. Sul lato IR, si può vedere che ci sono gruppi come drz, (x, y), (rz, ry). D’altra parte, sul lato Raman, ci sono gruppi come x square +y square, z square, x square – y square, xy, xz, yz. Il lato Raman ha indicato che c’erano modalità di stretching nella molecola e si riferisce allo stiramento del 5,6 dimetil benzimidazolo assiale che si collegava direttamente sotto il metallo cobalto. Lo stretching può essere visto in Figura 3.
Figura 3
Gli enzimi cobalamina possono catalizzare diversi tipi di reazioni. Uno di questi è la reazione dei riarrangiamenti intramolecolari. Durante questo riarrangiamento il coenzima viene scambiato con i due gruppi collegati agli atomi di carbonio adiacenti. Un’altra reazione comporta il trasferimento del gruppo metilico in alcune reazioni di metilazione, come la conversione di omocisteina in metionina, biosisnthesis di colina e timina ecc. Queste interazioni possono portare valori benefici ai corpi biologici.
La cobalamina ha molti effetti benefici per quanto riguarda le esistenze biologiche. Essi svolgono un ruolo per mantenere il sistema del corpo sano e contribuire ad aiutare la produzione di materiali genetici del corpo. La cianocobalamina, un tipo di cobalamina, lavora per generare la formazione di globuli rossi e guarire molti danni diversi nel sistema nervoso. Cobalamina serve anche come un ruolo vitale nel metabolismo degli acidi grassi essenziali per il mantenimento della mielina. Gli studi hanno dimostrato che le persone con carenza di vitamina B12 riveleranno la distruzione irregolare della myeline shealth, che porta alla parlisi e alla morte. Alcuni degli altri sintomi della mancanza di cobalamina sono scarsa crescita, midollo osseo megaloblastico, alterazioni del tratto gastrointestinale, Leucoopenia e nutrofille iper-segmentate, alterazioni degenerative del midollo spinale e del sistema nervoso ed escrezione di acido metil malonico e omocistina nelle urine.
Nel corso degli anni, la vitamina B12 ha dimostrato di essere essenziale per il funzionamento del sistema nervoso e la produzione di globuli rossi. Uno studio condotto da ricercatori del National Institutes of Health, Trinity College di Dublino, ha suggerito che una carenza di vitamina B12 potrebbe aumentare il rischio di difetti dei tubi neurali nei bambini (Miller). Pertanto, studiando la struttura e la funzione della cobalamina, gli scienziati possono sperimentare e formare la vitamina B12 nei loro laboratori e servire la comunità nel suo complesso.
