25.6: coenzima B12-Vitamina B12
cobalamina, sau vitamina B12, este cea mai mare și cea mai complexă dintre toate tipurile de vitamine. Descoperirea cobalaminei a fost făcută pe măsură ce oamenii de știință căutau să găsească un remediu pentru anemia pernicioasă, o boală anemică cauzată de absența factorului intrinsec în stomac. Cobalamina a fost studiată, purificată și colectată în mici cristale roșii, iar structura sa de cristalizare a fost determinată în timpul unui experiment de analiză cu raze X realizat de omul de știință Hodkin. O structură moleculară a cobalaminei este simplă, dar conține o mulțime de varietăți și complexe diferite, așa cum se arată în Figura 1. Examinarea structurii moleculare a vitaminei ajută oamenii de știință să înțeleagă mai bine modul în care organismul utilizează vitamina B12 în construirea celulelor roșii din sânge și prevenirea sindroamelor de anemie pernicioasă.
Figura 1
structura metaloenzimelor cobalaminei prezintă un inel corrin cu Cobalt, singurul metal din moleculă, poziționat chiar în centrul structurii prin patru legături coordonate de azot din patru grupări pirol. Aceste patru grupuri de subunități sunt separate uniform pe același plan, direct unul față de celălalt. Ele sunt, de asemenea, conectate între ele printr-o legătură de metilen C-CH3 pe celelalte părți, printr-un C-H pe o parte și prin două pirole care se reunesc direct. Împreună, ele formează un inel corrin perfect așa cum se arată în Figura 2. Al cincilea ligand conectat la Cobalt este un azot provenit din 5,6-dimetilbenzimidazol. Se prezintă ca un axial care rulează direct în jos de cobalt chiar sub inelul corrin. Acest benzimidazol este, de asemenea, conectat la un zahăr de carbon cinci, care în cele din urmă se atașează la o grupare fosfat, și apoi curele înapoi la restul structurii. Deoarece axialul este întins până la capăt, legătura dintre Cobalt și 5,6-dimetilbenzimidazol este slabă și uneori poate fi înlocuită cu molecule înrudite, cum ar fi un 5-hidrozil-benzimidazol, o adenină sau orice alt grup similar. În a șasea poziție deasupra inelului Corrin, situsul activ al cobaltului se poate conecta direct la mai multe tipuri diferite de liganzi. Se poate conecta la CN pentru a forma o Cianocobalami, la o grupare metil pentru a forma o metilcobalamină, la o grupare 5′-deoxi adenozy pentru a forma o adenozilcobalamină și Oh, Hidroxicobalamină. Cobaltul este întotdeauna gata să se oxideze de la 1 + schimbare în 2 + și 3 + pentru a se potrivi cu aceste grupuri R care sunt conectate la acesta. De exemplu, hidroxocobalamina conține cobalt care are o încărcare de 3+, în timp ce Metiladenosilul conține un cobalt care are o încărcare de 1+.
Figura 2
configurația grupului de puncte a cobalaminei este C4v.pentru a determina această simetrie, trebuie să vedem că structura este capabilă să se rotească de patru ori și va ajunge în cele din urmă la poziția inițială. Mai mult, nu există un plan sigma h și nici un topor perpendicular C2. Cu toate acestea, deoarece există planuri sigma v care taie moleculele în părți uniforme, este clar să se determine că structura cobalaminei este un C4v. cobaltul fiind metalul central al moleculei, cobalamina a purtat o configurație octaedrică distorsionată. Axialul care leagă cobaltul de 5,6 dimetil benzimidazolul este întins până la fund. Distanța sa este de câteva ori mai mare decât distanța de la Cobalt și grupul R atașat deasupra acestuia. Aceasta uneori poate fi denumită și o structură tetragonală. Întreaga formă generală este similară cu cea octaedrică, dar cele două grupuri axiale sunt diferite și separate în distanțe inegale. Deoarece există un singur centru metaloenzim în sistem, grupul de puncte și configurația menționată sunt, de asemenea, atribuite structurii în ansamblu. Deoarece structura metalocoenzimei este întinsă, este destul de slab coordonată și poate fi ruptă sau înlocuită cu alte grupuri așa cum s-a menționat mai sus.
oamenii de știință au arătat că atât spectroscopia IR, cât și cea Raman au fost utilizate pentru a determina structura moleculei. Acest lucru este determinat prin observarea tabelelor de caractere ale grupului de puncte C4v, simetria grupului de puncte a cobalaminei. Pe partea IR, se poate vedea că există grupuri precum drz, (x, y), (rz, ry). Pe de altă parte, pe partea Raman, există grupuri precum x pătrat +y pătrat, z pătrat, x pătrat – y pătrat, xy, xz, yz. Partea Raman a indicat că au existat moduri de întindere în moleculă și se referă înapoi la întinderea axialului 5,6 dimetil benzimidazol care se conecta direct sub metalul Cobalt. Întinderea poate fi văzută în Figura 3.
Figura 3
enzimele cobalaminei pot cataliza câteva tipuri diferite de reacții. Una dintre ele este reacția rearanjamentelor intramoleculare. În timpul acestei rearanjări, coenzima este schimbată cu cele două grupuri atașate la atomii de carbon adiacenți. O altă reacție implică transferul grupării metil în anumite reacții de metilare, cum ar fi conversia homocisteinei în metionină, biosysntesis de colină și timină etc. Aceste interacțiuni pot aduce valori benefice corpurilor biologice.
cobalamina are multe efecte benefice în ceea ce privește existențele biologice. Ele joacă un rol pentru a menține sistemul sănătos al corpului și pentru a ajuta la producerea materialelor genetice ale organismului. Cianocobalamina, un tip de cobalamină, funcționează pentru a genera formarea de celule roșii din sânge și pentru a vindeca multe daune diferite în sistemul nervos. Cobalamina servește, de asemenea, ca un rol vital în metabolismul acizilor grași esențiali pentru menținerea mielinei. Studiile au arătat că persoanele cu deficit de vitamina B12 vor dezvălui distrugerea neregulată a shealth-ului myeline, ceea ce duce la parliză și moarte. Unele dintre celelalte simptome ale lipsei de cobalamină sunt creșterea slabă, măduva osoasă megaloblastică, modificările tractului Gi, leucopenia și nutrofilele hiper-segmentate, modificările degenerative ale măduvei spinării și ale sistemului nervos și excreția acidului metil malonic și a homocistinei în urină.
de-a lungul anilor, vitamina B12 s-a dovedit a fi esențială pentru funcționarea sistemului nervos și producerea de celule roșii din sânge. Un studiu realizat de cercetătorii de la National Institutes of Health, Trinity College Dublin, a sugerat că o deficiență a vitaminei B12 ar putea crește riscul de defecte ale tuburilor neuronale la copii (Miller). Prin urmare, studiind structura și funcția cobalaminei, oamenii de știință pot experimenta și forma vitamina B12 în laboratoarele lor și pot servi comunitatea în ansamblu.
