Funktion
FAD i flavoproteiner: De fleste menneskelige flavoproteiner indeholder en eller flere løst bundne FAD-enheder. I nogle få specifikke tilfælde er FAD’s 8-alpha-methylgruppe kovalent bundet til en peptidylrest. Enzymer med et histidylbundet FAD omfatter succinatdehydrogenase (EC1.3.5.1), adskillige acyl-CoA-dehydrogenaser og polyaminoxidase (EC1.5.3.11). I både monoaminoxidase A og B (EC1.4.3.3.4) er FAD’s 8-alpha-methylgruppe bundet til en S-cysteinylrest.
Oxidativ fosforylering: Kompleks I i mitokondriel respiratorisk elektrontransport (NADH-dehydrogenase, EC1.6.99.3) indeholder en 42-kD-underenhed med FAD som prostetisk gruppe og en 51-kD-underenhed (flavoprotein l) med FMN. Kompleks 11 (succinat ubiquinon dehydrogenase, EC1.3.5.1) indeholder ét kovalent bundet FAD.
FAD-holdige NAD(P)-transhydrogenaser anvender de reducerende ækvivalenter til ATP-relateret protonpumpning over den indre mitokondriemembran. Den mitokondrielle komponent af glycerolphosphatfærgen, FAD-enzymet glycerol 3-P dehydrogenase (EC1.1.99.5), arbejder sammen med en cytoplasmatisk glycerol 3-P dehydrogenase (som ikke indeholder et flavin) for at overføre reducerende ækvivalenter fra cytoplasmatisk glykolyse til mitokondrier.
Glutathion-relaterede reaktioner: Talrige flavoproteiner bidrager til at opretholde det intracellulære redoxpotentiale og beskytte svovlforbindelser mod oxidation. Et vigtigt eksempel er den allestedsnærværende cytoplasmatiske glutathionreduktase (EC1.6.4.2), som bruger FAD og NADPH til at reducere oxideret glutathion. Den procentvise stigning i enzymaktiviteten in vitro i røde blodlegemer ved tilsætning af FAD anvendes almindeligvis som en indikator for riboflavinstatus; større aktivitet indikerer ufuldstændig mætning af enzymets FAD-bindingssteder og dermed dårligere riboflavinstatus. Det er nødvendigt at undersøge den rolle, som FAD-enzymerne glutathionoxidase (EC1.8.3.3) og CoA-glutathionreduktase (EC1.6.4.6) spiller, nærmere.
Redoxreaktioner: NADPH-ferrihemoproteinreduktase (EC1.6.2.4) er et FAD-holdigt enzym, der reducerer hæm-thiolat-afhængige monooxygenaser som f.eks. uspecifik monooxygenase (EC1.14.14.1), der er en del af det mikrosomale hydroxyleringssystem. Det synes ironisk, at sidstnævnte enzym til gengæld inaktiverer noget af det frie riboflavin ved at generere metabolitterne 7-hydroxymethyl riboflavin og 8-hydroxymethyl riboflavin. Et andet mikrosomalt flavoenzym, der er involveret i redoxreaktionen, er NADPH-cytochrom c2-reduktase (EC1.6.2.5).
Intermediær metabolisme: D-2-hydroxysyre-dehydrogenase (EC1.1.99.6) metaboliserer hydroxysyrer, herunder (R)-laktat.
Fedtsyre-betaoxidation: D-2-hydroxysyre-dehydrogenase (EC1.1.99.6) metaboliserer hydroxysyrer, herunder (R)-laktat.
Tre forskellige mitokondrielle fedtacyldehydrogenaser oxiderer acyl-CoA af varierende kædelængde. Efterhånden som en langkædet fedtacyl-CoA successivt forkortes under cyklusser af beta-oxidation, kan det passende enzym tage over, begyndende med langkædet acyl-CoA dehydrogenase (EC1.3.99.13), til acyl-CoA dehydrogenase (EC1.3.99.3) og til sidst til butyryl-CoA dehydrogenase (EC1.3.99.2).
Disse enzymer besidder et kovalent N(5)-bundet FAD og bruger det FAD-holdige elektrontransfer-flavoprotein (ETF) som elektronacceptor. ETF reduceres derefter af ETF:ubiquinon oxidoreduktase (EC1.5.5.5.1), hvorved der dannes ubiquinol til brug i respirationskæden. Peroxisomal beta-oxidation anvender derimod kun en enkelt FAD-afhængig acyl-CoA-oxidase (EC1.3.3.6) for kædelængder mellem 18 og 8 og bruger ikke ETF som acceptor.
Lipidmetabolisme: Den FAD-holdige sphinganinoxidase (uden tildelt EC-nummer) er nødvendig for syntesen af sphingosin for en lang række fosfolipider og andre komplekse lipider. FAD deltager også i kolesterolsyntesen som den protesetiske gruppe i squalenmonooxygenase (EC1.14.99.7), som indleder cykliseringen af squalen.
Vitaminmetabolisme: Metabolismen af flere vitaminer involverer flavoproteiner. Thioredoxinreduktase (EC1.6.4.5) regenererer reduceret glutathion, som anvendes til dehydroascorbatreduktion. Pyridoxamin-fosfat-oxidase (EC1.4.3.5) omsætter B6-vitaminerne pyridoxin, pyridoxamin og pyridoxal samt deres fosfater.
Kynurenin 3-monoxygenase (EC1.14.13.9) er et nøgleenzym i dannelsen af nikotinat fra tryptofan. Mangel på riboflavin er kendt for at nedsætte B6-vitamin-sufficiens. Den FAD-afhængige methylentetrahydrofolatreduktase (EC1.5.1.20) er nødvendig for genanvendelse af folatmetabolitter; ved nedsat aktivitet er det nødvendigt med et højere folatindtag for at undgå mangel. Vitamin B12 kræver tre flavoenzymer til sin metabolisme: cob(ll)alaminreduktase (EC1.6.99.9), aquacobalaminreduktase/NADPH (EC1.6.99.11) og aquacobalaminreduktase/NADH (EC1.6.99.8). Retinal dehydrogenase (EC1.2.1.36) er det enzym, der danner retinsyre fra retinal. NADPH-dehydrogenase (EC1.6.99.6) og to former af NAD(P)H-dehydrogenase (EC1.6.99.2) reaktiverer vitamin K (dicoumarolhæmmende) og yder også vigtig antioxidantbeskyttelse.
Hæmstofskifte: Protoporphyrinogenoxidase (EC1.3.3.3.4) ved den indre mitokondriemembran indeholder en FAD-delen pr. homodimer. Protoporphyrinogen-IX oxideres til protoporphyrin-IX, hvori jern derefter kan indsættes af et andet (ikke flavinafhængigt) enzym. NADPH-dehydrogenase (EC1.6.99.1) reducerer biliverdin til bilirubin i leveren og kan også beskytte mod oxidativ skade.
Nucleotidmetabolisme: I det tredje-sidste trin i pyrimidinsyntesen danner den FAD-holdige dihydroorotatoxidase (EC1.3.3.1) orotat. Xanthindehydrogenase (EC1.1.3.3.22), der indeholder FAD, molybdopterin og jern-svovlklynger, katalyserer det sidste trin i purinkatabolismen til urinsyre.
To FAD-enzymer, der deltager i kolinkatabolismen, er dimethylglycin-dehydrogenase (EC1.5.99.2) og sarcosin-dehydrogenase (EC1.5.99.1). Polyaminoxidase (EC1.5.5.3.11) er et af to nøgleenzymer i polyamin-katabolismen.
Hormoner og cellesignalering: Monoaminoxidaserne A og B (EC1.4.3.3.4), som er nødvendige for katabolismen af adrenalin, noradrenalin og serotonin, indeholder FAD. Nitrogenoxid, som virker på blodkar og mange andre væv, dannes af flere former for nitrogenoxidsyntase (EC1.14.13.39, indeholder FAD, FMN, hæm og biopterin). Syntesen af steroidhormoner afhænger af ketosteroidmonoxygenase (EC1.14.13.54). Ferredoxin-NADP reduktase (adrenodoxin reduktase, EC1.18.1.2) formidler den indledende elektronoverførsel for alle mitokondrielle p450-systemer, herunder dem, der er ansvarlige for steroid 11-beta hydroxylering i binyrebarken og 24-hydroxylering (inaktivering) af D-vitamin.
Detoxificering: Flere af de tidligere nævnte flavoenzymer spiller en rolle i nedbrydningen og fjernelsen af potentielt giftige xenobiotika. Methylphenyltetrahydropyridin-N-monooxygenase (EC1.13.12.11) og albendazolmonooxygenase (EC1.14.13.32, albendazol er et benzimidazol-anthelmintisk lægemiddel) er yderligere mikrosomale enzymer, der bidrager til elimineringen af komplekse xenobiotika.
Overvågning af overholdelse af reglerne: En større dosis riboflavin end den normalt indtagne dosis (f.eks. 28 mg), der tilsættes til fødevarer eller væsker, hjælper med at afgøre, om forsøgspersonerne har indtaget den fulde ordinerede mængde. Sådanne store mængder riboflavin udskilles næsten fuldstændigt via urinen og kan derefter let måles med et fluorometrisk assay (Switzer et al., 1997; Ramanujam et al., 2011).