Fungsi Vitamin B12 Sebagai Koenzim

Fungsi Vitamin B12 Sebagai Koenzim -- Sebagai nutrisi, B12 berperan sebagai kofaktor atau koenzim dalam sejumlah proses biokimia esensial (Banerjee & Ragsdale, 2003; Gruber et al., 2011; Krautler, 2005). Biokimia B12 berputar di sekitar kimia yang dimediasi melalui ion kobalt pusat, dan terutama kemampuan ion kobalt untuk membentuk ikatan kobalt-karbon langsung.

Kimia mencerminkan kemampuan kobalt untuk beralih di antara tingkat oksidasi yang berbeda, Co(I), Co(II) dan Co(III), meskipun keadaan oksidasi kobalt berubah, sehingga koordinasi logam berubah dari 4 menjadi 6, masing-masing. Dari bilangan oksidasi ini, Co(I) adalah yang paling tidak stabil dan bertindak sebagai supernukleofil.

 

Cincin corrin tampaknya dibangun secara optimal untuk membantu menstabilkan bentuk ini (Widner et al., 2016). Enzim yang bergantung pada cobalamin terbagi dalam empat kelas besar yang melibatkan proses metilasi, isomerisasi, dehalogenasi reduktif, dan proses radikal S-adenosylmethionine (SAM) (Bridwell-Rabb & Drennan, 2017; Vey & Drennan, 2011). Semua reaksi yang dimediasi B12 ini difasilitasi oleh kemampuan ion kobalt untuk mengubah keadaan oksidasinya.

Baca Juga:

Sejarah Singkat dan Unsur Kimia Vitamin B12

Selain Menghangatkan Tubuh, Ternyata Minyak Kayu putih Memiliki Banyak Manfaat

Peran Ilmu Dalam Pengembangan Kebudayaan

Reaksi metilasi yang bergantung pada kobalamin. Reaksi ini melibatkan transfer gugus metil dari metilkobalamin ke molekul akseptor. Ini paling baik dicontohkan dengan methionine synthase, dimana methylcobalamin methylates homocysteine untuk menghasilkan methionine.

Kobalamin kemudian diisi ulang melalui metilasi dari methyltetrahydrofolate, yang menghasilkan pembentukan tetrahydrofolate (Drennan et al., 1994). Dalam hal ini, methylcobalamin adalah kofaktor yang perlu diaktifkan kembali.

Secara mekanis, proses bergantung pada kemampuan ion kobalt pusat untuk membentuk spesies Co(I), yang bertindak sebagai nukleofil kuat untuk membentuk metilkobalamin.

Hubungan erat dengan kebutuhan folat menjelaskan mengapa defisiensi folat dan kobalamin memiliki beberapa gejala yang serupa. Menarik juga untuk dicatat bahwa alam telah mengembangkan sintase metionin yang bebas kobalamin, yang ditemukan dalam berbagai organisme yang berbeda, termasuk tumbuhan dan ragi, tetapi bentuk enzim yang bebas kobalamin kurang efisien dalam hal pergantiannya. nomor. Ini berarti bahwa ada tekanan seleksi yang kuat untuk sistem biologis untuk mempertahankan sintase metionin yang bergantung pada kobalamin.

Metiltransferase yang bergantung pada kobalamin lainnya yang diketahui digunakan oleh bakteri dan archaea tertentu, terutama yang terlibat dalam metanogenesis, oksidasi metana anaerob, dan asetogenesis.

Di sini, cobalamin memainkan peran kunci dalam pembentukan metana serta dalam fiksasi substrat C1 seperti metana atau karbon dioksida. Proses ini ditinjau di tempat lain (Ragsdale, 2008).

Isomerase yang bergantung pada B12. Adenosylcobalamin bertindak sebagai koenzim dalam enzim yang mampu mengkatalisis reaksi penataan ulang kompleks substratnya. Sebagian besar reaksi ini terlibat dalam proses fermentasi bakteri, walaupun enzim seperti methylmalonylCoA mutase memiliki aplikasi di jalur biokimia yang lebih umum (Roth wt al., 1996). Dalam contoh mutase metilmalonilKoA, enzim ini dapat saling mengubah metilmalonilKoA dan suksinilKoA; itu adalah satu-satunya isomerase yang ada pada hewan.

Proses dasar yang memungkinkan hal ini terjadi adalah kemampuan AdoCbl untuk menjalani pembelahan homolitik dari ikatan kobalt-karbon, yang menghasilkan pembentukan spesies Co(II) serta radikal adenosil (Dowling et al., 2012 ). Radikal mempromosikan abstraksi hidrogen dari substrat dan memulai kimia penataan ulang. Pada bakteri, ada banyak enzim AdoCbl lain yang terkait dengan berbagai reaksi isomerisasi, dan semuanya bergantung pada kemampuan AdoCbl untuk menjalani pembelahan homolitik untuk menghasilkan radikal adenosil.

Dehalogenasi reduktif. Baru-baru ini wawasan molekuler telah diperoleh tentang peran B12 dalam proses dehalogenasi reduktif, yang terjadi pada bakteri tertentu (Bridwell-Rabb & Drennan, 2017; Fincker & Spormann, 2017; Payne et al., 2015) .

Dehalogenase reduktif mampu menghilangkan komponen halogen dari substrat dengan penambahan elektron secara bersamaan. Dalam hal ini, enzim tampaknya berfungsi melalui kemampuan untuk membentuk ikatan langsung kobalt-halogen. Proses ini memiliki potensi untuk digunakan untuk bioremediasi tanah dan air yang terkontaminasi.

Enzim SAM radikal. Kelas terakhir dari enzim yang bergantung pada B12 yang diuraikan di atas adalah enzim SAM radikal (Bridwell-Rabb & Drennan, 2017). Mereka adalah kelas enzim yang sangat luas yang menampung setidaknya satu pusat Fe-S dan menggunakan penggunaan SAM untuk menghasilkan radikal adenosil (Sofia et al., 2001).

Namun, di dalam kelas enzim radikal SAM yang luas ini, kelompok terbesar juga membutuhkan B12. Sekali lagi, kita baru mulai memahami bagaimana kimia kobalamin digabungkan dengan kimia SAM radikal untuk melakukan reaksi kompleks ini. Enzim ini sebagian besar terbatas pada prokariota.

Fungsi non-enzimatik. B12 juga terlibat dalam sejumlah proses non-enzimatik di luar kerajaan hewan. B12 mampu mengikat urutan asam nukleat tertentu, yang disebut riboswitches yang mengontrol dan memodulasi transkripsi atau translasi (Mandal & Breaker, 2004). Pengikatan B12 biasanya dikaitkan dengan pengaturan penyerapan B12 atau biosintesis molekul.

Sejumlah faktor transkripsi juga telah diidentifikasi yang mengikat B12. Dalam kasus studi terbaik, faktor transkripsi CarH telah terbukti bertindak sebagai sensor cahaya, menggunakan AdoCbl sebagai pigmen peka cahayanya. Dalam bentuk represornya, CarH adalah tetramer yang mengikat AdoCbl.

Namun, bila terkena cahaya, yang mengarah ke pemotongan kobalt ─ ikatan adenosil, tetramer dipisahkan dan dilepaskan dari DNA yang menghasilkan transkripsi (Bridwell-Rabb & Drennan, 2017; Jost et al., 2015; Padmanabhan et al., 2017). CarH adalah represor transkripsi untuk biosintesis karotenoid dan penonaktifan cahaya represor menghasilkan produksi karotenoid pelindung cahaya seluler.

Daftar Pustaka:

Banerjee, R., & Ragsdale, S. W. (2003). The many faces of vitamin B12: catalysis by cobalamin-dependent enzymes. Annual Review of Biochemistry. 72, 209-247

Bridwell-Rabb, J., & Drennan, C. L. (2017). Vitamin B12 in the spotlight again. Current Opinion in Chemical Biology. 37, 63-70.

Gruber, K., Puffer, B., & Krautler, B. (2011). Vitamin B12-derivatives-enzyme cofactors and ligands of proteins and nucleic acids. Chemical Society Reviews. 40(8), 4346-4363.

Krautler, B. (2005). Vitamin B12: chemistry and biochemistry. Biochemical Society Transactions. 33(Pt 4), 806-810.  

Widner, F. J., Lawrence, A. D., Deery, E., Heldt, D., Frank, S., Gruber, K., . . . Krautler, B. (2016). Total synthesis, structure, and biological activity of adenosylrhodibalamin, the non-natural rhodium homologue of coenzyme B12. Angewandte Chemie International Edition English. 55(37), 11281-11286. 

Vey, J. L., & Drennan, C. L. (2011). Structural insights into radical generation by the radical SAM superfamily. Chemical Reviews. 111(4), 2487-2506.

 

Penulis:

A. David Smith; Oxford Project to Investigate Memory and Ageing (OPTIMA), Department of Pharmacology, University of Oxford, Oxford, UK 

Martin J. Warren; School of Biosciences, University of Kent, Canterbury, Kent, UK

Helga Refsum; Department of Nutrition, Institute of Basic Medical Sciences, University of Oslo, Oslo, Norway

Subscribe to receive free email updates: