Biotine: functies

Het individu biotine-afhankelijke carboxylasen - pyruvaatpropionyl-CoA, 3-methylcrotonyl-CoA en acetyl-CoA carboxylase - zijn essentieel voor respectievelijk gluconeogenese, vetzuursynthese en aminozuurafbraak. de proteolytische afbraak van deze holocarboxylasen in het maagdarmkanaal produceert biotine-bevattende peptiden, waaronder de significante biocytine. Dit wordt vervolgens weer omgezet in biotine door het enzym biotinidase, dat in bijna alle weefsels aanwezig is en zich afsplitst lysine of lysil-peptide. Het is in staat om individuele biotine te binden moleculen naar histonen (eiwitten waar het DNA omheen is gewikkeld) of om ze van histonen te splitsen. Op deze manier wordt aangenomen dat biotine transferase invloed kan hebben chromatine structuur (DNA-draadsteiger), DNA-reparatie en gen uitdrukking. Een tekort aan biotinidase - autosomaal recessieve erfelijke aangeboren afwijking, uiterst zeldzaam - leidt tot het onvermogen om biotine uit biocytine te extraheren. Vanwege de verhoogde behoefte aan biotine, zijn getroffen kinderen afhankelijk van de levering van farmacologische hoeveelheden gratis biotine. Biotine wordt voornamelijk in het proximale gebied opgenomen dunne darm​ Vanwege zelf-synthese in de dikke darm door biotine-producerende micro-organismen, overschrijdt de dagelijkse uitscheiding van biotine en zijn metabolieten in urine en ontlasting de hoeveelheid die met voedsel wordt geleverd.

Co-enzym bij carboxyleringsreacties

De essentiële functie van biotine is om te fungeren als een cofactor of prothetische groep van vier carboxylasen die de binding van een carboxylgroep (bicarbonaat - CO2) anorganisch katalyseren. zuren​ Vitamine B is dus betrokken bij verschillende essentiële metabolische processen van alle energieleverende groepen voedingsstoffen en vitale stoffen. Biotine is een onderdeel van de volgende carboxylase-reacties:

  • Pyruvaat carboxylase - belangrijke component in zowel gluconeogenese als vetzuursynthese (lipogenese).
  • Propionyl-CoA carboxylase - essentieel voor glucose synthese en dus voor energievoorziening.
  • 3-Methylcrotonyl-CoA carboxylase - essentieel voor de afbraak van essentiële aminozuren (leucine katabolisme).
  • Acetyl-CoA-carboxylase - belangrijke component bij de synthese van vetzuren.

Pyruvaat carboxylase Pyruvaat carboxylase bevindt zich in de mitochondria, de "energiecentrales" van cellen. Daar is het enzym verantwoordelijk voor de carboxylering van pyruvaat tot oxaalacetaat. Oxaalacetaat is het uitgangsmateriaal en dus een essentieel onderdeel van gluconeogenese. De vorming van nieuw glucose vindt voornamelijk plaats in de lever en nieren, en dienovereenkomstig worden de hoogste activiteiten van pyruvaatcarboxylase in deze twee organen aangetroffen. Dienovereenkomstig dient pyruvaatcarboxylase als een sleutelenzym bij de nieuwe vorming van glucose en is betrokken bij de regulering van bloed glucosespiegels. Glucose is de belangrijkste energieleverancier van het organisme. Met name, erytrocyten (rood bloed cellen), hersenen, en niermerg zijn afhankelijk van glucose voor energie. Na glycolyse wordt de metaboliet acetyl-CoA gevormd in de mitochondria door oxidatieve decarboxylering (splitsing van een carboxylgroep) van pyruvaat. Dit 'geactiveerd azijnzuur”(Een azijnzuurresidu gebonden aan een co-enzym) vertegenwoordigt het begin van de citraatcycluś in de mitochondria en daarmee het uitgangsmateriaal voor de biosynthese van vetten. Om door het mitochondriale membraan te kunnen, moet acetyl-CoA worden omgezet in citraat (zout van citroenzuur), die doorlaatbaar is voor het membraan. Deze reactie wordt mogelijk gemaakt door citraatsynthetase, doordat het enzym, als gevolg van de afbraak van acetyl-CoA, het acetylresidu overbrengt naar oxaalacetaat - condensatie van oxaalacetaat onder vorming van citraat. Deze reactiestap van citraat cycluś geeft energie vrij, enerzijds in de vorm van GTP (zoals ATP een “universele energieverlening” van de cel) en anderzijds in de vorm van reductie-equivalenten (NADH + H + en FADH2). Deze laatste worden vervolgens in de ademhalingsketen gebruikt om verder ATP te vormen moleculen, wat de belangrijkste energiewinst is bij cellulaire ademhaling. Nadat citraat uit het mitochondrion is overgegaan in het cytosol, wordt het weer omgezet in acetyl-CoA met behulp van citraatlyase.Om de normale activiteit van de citraatcycluś te behouden, moet oxaalacetaat continu worden geproduceerd uit pyruvaat door pyruvaatcarboxylase, dat op zijn beurt is noodzakelijk voor de vorming van citraat. tenslotte kan acetyl-CoA het cytosol alleen binnendringen in de vorm van het zout van citroenzuur om vetzuursynthese op gang te brengen. pyruvaatcarboxylase lijkt een cruciale rol te spelen als cofactor bij hersenen rijping vanwege zijn essentiële functie bij de synthese van vetzuren (leveren oxaalacetaat om acetyl-CoA om te zetten in citraat) en bij de synthese van de neurotransmitter acetylcholine​ Bovendien is oxaalacetaat vereist voor de de novo synthese van aspartaat, een prikkelende (stimulerende) neurotransmitter​ Propionyl-CoA-carboxylase Propionyl-CoA-carboxylase is een sleutelenzym gelokaliseerd in mitochondriën bij de katalyse van methylmalonyl-CoA uit propionyl-CoA. In menselijke weefsels is propionzuur het resultaat van de oxidatie van oneven nummers vetzuren, de degradatie van bepaalde aminozuren - methionine, isoleucine en valine - en productie door micro-organismen van het maagdarmkanaal. methylmalonyl-CoA wordt verder afgebroken tot succinyl-CoA en oxaalacetaat. Oxaalacetaat resulteert in glucose of koolstof dioxide (CO2) en water (H2O) Dienovereenkomstig is propionyl-CoA-carboxylase een belangrijk onderdeel van glucosesynthese en energievoorziening. 3-methylcrotonyl-CoA-carboxylase 3-methylcrotonyl-CoA-carboxylase is ook een mitochondriaal enzym. Het is verantwoordelijk voor de omzetting van 3-methylcrotonyl-CoA in 3-methylglutaconyl-CoA, dat een rol speelt bij de afbraak van leucine​ 3-Methylglutaconyl-CoA en 2-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA worden vervolgens omgezet in acetoacetaat en acetyl-CoA. Dit laatste is een essentieel onderdeel van de citraat cycluś. 3-Methylcrotonyl-CoA kan onafhankelijk van biotine worden afgebroken tot drie andere verbindingen, die bijgevolg vaker worden geproduceerd in het geval van biotinedeficiëntie. Acetyl-CoA-carboxylase Acetyl-CoA-carboxylase wordt aangetroffen in zowel mitochondriën als cytosol. Het enzym vergemakkelijkt de cytosol-gelokaliseerde, ATP-afhankelijke carboxylering van acetyl-CoA tot malonyl-CoA. Deze reactie vertegenwoordigt het begin van de vetzuursynthese. Door meervoudig onverzadigde lange ketens om te zetten vetzuren door ketenverlenging is malonyl-CoA belangrijk voor de vorming van prostaglandinevoorlopers. prostaglandines behoren tot de groep van eicosanoïden (zuurstofhoudende derivaten van meervoudig onverzadigde vetzuren) die de gladde spierfunctie en het spierstelsel van de baarmoeder beïnvloeden.

Andere effecten:

  • Invloed op de expressie van genen van niet-biotine-afhankelijk enzymen.
  • Invloed op groei en instandhouding van bloed cellen, talgklippen en zenuwweefsel.
  • Invloed op de immuunrespons - door biotinesuppletie van respectievelijk 750 µg / dag gedurende 14 dagen en 2 mg / dag gedurende 21 dagen was er zowel verhoogde expressie van de genen voor interleukine-1ß en interferon-y als verminderde expressie van het gen voor interleukine-4 in bloedcellen; bovendien werd de afgifte van verschillende interleukines beïnvloed
  • Biotinesuppletie leidde in nogal wat onderzoeken tot een verbetering van de huidtextuur
  • Daily administratie van 2.5 mg biotine gedurende 6 maanden bleek te verdikken en de structuur van de nagels te verbeteren