Flavoproteína

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

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

En el genoma humano se codifican 90 flavoproteínas; aproximadamente el 84% requiere FAD y alrededor del 16% requiere FMN, mientras que 5 proteínas requieren ambas. ^{[ 4 ]} Las flavoproteínas se localizan principalmente en las mitocondrias . ^{[ 4 ]} Del total de flavoproteínas, el 90% realiza reacciones redox y el 10% restante son transferasas , liasas , isomerasas y ligasas . ^{[ 5 ]}

Las flavoproteínas se mencionaron por primera vez en 1879, cuando se aislaron como un pigmento amarillo brillante de la leche de vaca. Inicialmente se las denominó lactocromo . A principios de la década de 1930, este mismo pigmento se había aislado de diversas fuentes y se reconoció como un componente del complejo de vitamina B. Su estructura se determinó y se publicó en 1935, recibiendo el nombre de riboflavina , derivado de la cadena lateral ribitilo y del color amarillo del sistema de anillos conjugados. ^{[ 6 ]}

La primera evidencia de la necesidad de flavina como cofactor enzimático surgió en 1935. Hugo Theorell y 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 restauraba la actividad enzimática. Sin embargo, reemplazar el pigmento aislado con riboflavina no restauraba la actividad enzimática, a pesar de ser indistinguibles mediante espectroscopia . Esto condujo al descubrimiento de que la proteína estudiada requería no riboflavina, sino flavina mononucleótido para ser catalíticamente activa. ^{[ 6 ] [ 7 ]}

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

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

• La adrenodoxina reductasa está involucrada en la síntesis de hormonas esteroides en especies de vertebrados y tiene una distribución ubicua en metazoos y procariotas ^{[ 1 ].}
• Citocromo P450 reductasa que es un socio redox de las proteínas citocromo P450 ubicadas en el retículo endoplasmático ^{[ 10 ] [ 11 ]}
• La proteína de biosíntesis de epidermina , EpiD, que se ha demostrado que es una flavoproteína que se une a FMN. Esta enzima cataliza la eliminación de dos equivalentes reductores del residuo de cisteína de la meso - lantionina C-terminal de la epidermina para formar un doble enlace --C==C-- ^{[ 12 ].}
• La cadena B de la dipicolinato sintasa , una enzima que cataliza la formación de ácido dipicolínico a partir de ácido dihidroxidipicolínico ^{[ 13 ].}
• descarboxilasa del ácido fenilacrílico ( EC 4.1.1.102 ), una enzima que confiere resistencia al ácido cinámico en la levadura ^{[ 14 ].}
• Fototropina y criptocromo , proteínas sensibles a la luz ^{[ 15 ]}

• El menú "ciencia" del programa STRAP ofrece una colección completa de todas las flavoproteínas con estructura 3D conocida. Compara las estructuras proteicas para dilucidar las relaciones filogenéticas.