Toiminta
FAD flavoproteiineissa: Useimmat ihmisen flavoproteiinit sisältävät yhtä tai useampaa löyhästi sidottua FAD-osaa. Muutamissa erityistapauksissa FAD:n 8-alfa-metyyliryhmä on kovalenttisesti sidottu peptidyylijäämään. Entsyymejä, joissa on histidyyliin sidottu FAD, ovat mm. sukkinaattidehydrogenaasi (EC1.3.5.1), useat asyyli-CoA-dehydrogenaasit ja polyamiinioksidaasi (EC1.5.3.11). Sekä monoamiinioksidaasi A:ssa että B:ssä (EC1.4.3.3.4) FAD:n 8-alfa-metyyliryhmä on yhdistetty S-kysteinyylijäämään.
Oksidatiivinen fosforylaatio: Mitokondrioiden hengityselektronin kuljetuksen kompleksi I (NADH-dehydrogenaasi, EC1.6.99.3) sisältää 42 kD:n alayksikön, jossa on FAD proteettisena ryhmänä, ja 51 kD:n alayksikön (flavoproteiini l), jossa on FMN. Kompleksi 11 (sukkinaattiubikinonidehydrogenaasi, EC1.3.5.1) sisältää yhden kovalenttisesti sidotun FAD:n.
FAD:tä sisältävät NAD(P)-transhydrogenaasit käyttävät pelkistäviä ekvivalentteja ATP:hen sidottuun protonipumppaukseen sisemmän mitokondriokalvon läpi. Glyserolifosfaattisukkulan mitokondriaalinen komponentti, FAD-entsyymi glyseroli-3-P-dehydrogenaasi (EC1.1.99.5), toimii yhdessä sytoplasmisen glyseroli-3-P-dehydrogenaasin (joka ei sisällä flaviinia) kanssa siirtääkseen pelkistäviä ekvivalentteja sytoplasmisesta glykolyysistä mitokondrioihin.
Glutationiin sidoksissa olevat reaktiot: Lukuisat flavoproteiinit auttavat ylläpitämään solunsisäistä redox-potentiaalia ja suojaavat rikkiyhdisteitä hapettumiselta. Tärkeä esimerkki on kaikkialla esiintyvä sytoplasman glutationireduktaasi (EC1.6.4.2), joka käyttää FAD:ää ja NADPH:ta hapettuneen glutationin pelkistämiseen. In vitro -entsyymiaktiivisuuden prosentuaalista lisääntymistä punasoluissa FAD:n lisäämisen jälkeen käytetään yleisesti riboflaviinin tilan indikaattorina; suurempi aktiivisuus osoittaa entsyymin FAD:n sitomiskohtien epätäydellistä kyllästymistä ja siten huonompaa riboflaviinin tilaa. FAD-entsyymien glutationioksidaasin (EC1.8.3.3.3) ja CoA-glutationireduktaasin (EC1.6.4.6) tehtävät vaativat lisätutkimuksia.
Redox-reaktiot: NADPH-ferrihemoproteiinireduktaasi (EC1.6.2.4) on FAD:ää sisältävä entsyymi, joka pelkistää hemi-tiolaatti-riippuvaisia monooksygenaaseja, kuten epäspesifistä monooksygenaasia (EC1.14.14.1), joka on osa mikrosomaalista hydroksylointijärjestelmää. Vaikuttaa ironiselta, että viimeksi mainittu entsyymi puolestaan inaktivoi osan vapaasta riboflaviinista tuottamalla metaboliitteja 7-hydroksimetyyliriboflaviinia ja 8-hydroksimetyyliriboflaviinia. Toinen redox-reaktioon osallistuva mikrosomaalinen flavoentsyymi on NADPH-sytokromi c2 -reduktaasi (EC1.6.2.5).
Väliaikainen metabolia: D-2-hydroksihappodehydrogenaasi (EC1.1.99.6) metaboloi hydroksihappoja, mukaan lukien (R)-laktaattia.
Rasvahappojen beta-oksidaatio: Kolme erilaista mitokondriaalista rasva-asyylidehydrogenaasia hapettavat eri pituisen ketjun asyyli-CoA:ta. Kun pitkäketjuinen rasva-asyli-CoA lyhenee peräkkäin beeta-oksidaatiosyklien aikana, sopiva entsyymi voi ottaa vastuun, alkaen pitkäketjuisesta asyyli-CoA-dehydrogenaasista (EC1.3.99.13), asyyli-CoA-dehydrogenaasiin (EC1.3.99.3) ja lopulta butyryl-CoA-dehydrogenaasiin (EC1.3.99.2).
Näillä entsyymeillä on kovalenttisesti N(5)-sidottu FAD ja ne käyttävät elektronin akseptorina FAD:tä sisältävää elektroninsiirtoflavoproteiinia (ETF). ETF:ubikinoni-oksidoreduktaasi (EC1.5.5.5.1) pelkistää ETF:ubikinoni-oksidoreduktaasin (ETF:ubikinoni-oksidoreduktaasi, EC1.5.5.1), jolloin syntyy ubikinolia hengitysketjussa käytettäväksi. Peroksisomaalinen beta-oksidaatio sen sijaan käyttää vain yhtä, FAD-riippuvaista asyyli-CoA-oksidaasia (EC1.3.3.6) ketjujen pituuksille 18-8 eikä käytä ETF:ää akseptorina.
Lipidimetabolia: FAD:tä sisältävää sfinganiinioksidaasia (jolle ei ole annettu EC-numeroa) tarvitaan sfingosiinin synteesiin monenlaisille fosfolipideille ja muille monimutkaisille lipideille. FAD osallistuu myös kolesterolisynteesiin skvaleenimonooksygenaasin (EC1.14.99.7) proteettisena ryhmänä, joka käynnistää skvaleenin syklisoitumisen.
Vitamiiniaineenvaihdunta: Useiden vitamiinien aineenvaihduntaan liittyy flavoproteiineja. Tioredoksiinireduktaasi (EC1.6.4.5) regeneroi pelkistettyä glutationia, jota käytetään dehydroaskorbaatin pelkistämiseen. Pyridoksamiini-fosfaattioksidaasi (EC1.4.3.5) muuntaa B6-vitamiineja pyridoksiinia, pyridoksamiinia ja pyridoksaalia sekä niiden fosfaatteja.
Kynureniini-3-monoksygenaasi (EC1.14.13.9) on keskeinen entsyymi nikotinaatin muodostamisessa tryptofaanista. Riboflaviinin puutteen tiedetään heikentävän B6-vitamiinin riittävyyttä. FAD-riippuvaista metyleenitetrahydrofolaattireduktaasia (EC1.5.1.20) tarvitaan folaattimetaboliittien kierrättämiseen; jos sen aktiivisuus vähenee, tarvitaan suurempaa folaatin saantia puutteen välttämiseksi. B12-vitamiinin aineenvaihduntaan tarvitaan kolme flavoentsyymiä: kob(ll)alamiinireduktaasi (EC1.6.99.9), akvakobalamiinireduktaasi/NADPH (EC1.6.99.11) ja akvakobalamiinireduktaasi/NADH (EC1.6.99.8). Retinaalidehydrogenaasi (EC1.2.1.36) on entsyymi, joka tuottaa retinohappoa retinaalista. NADPH-dehydrogenaasi (EC1.6.99.6) ja kaksi NAD(P)H-dehydrogenaasin muotoa (EC1.6.99.2) reaktivoivat K-vitamiinin (dikumaroli-inhibiittorinen) ja tarjoavat myös merkittävää antioksidanttisuojaa.
Hemeen metabolia: Protoporfyriinogeenioksidaasi (EC1.3.3.3.4) sisemmällä mitokondriokalvolla sisältää yhden FAD-osan homodimeeria kohti. Protoporfyriinogeeni-IX hapetetaan protoporfyriini-IX:ksi, johon toinen (ei flaviiniriippuvainen) entsyymi voi sitten lisätä rautaa. NADPH-dehydrogenaasi (EC1.6.99.1) pelkistää maksassa biliverdinin bilirubiiniksi ja saattaa myös suojata hapettumisvaurioilta.
Nukleotidimetabolia: Pyrimidiinisynteesin kolmanneksi viimeisessä vaiheessa FAD:tä sisältävä dihydroorotaattioksidaasi (EC1.3.3.1) tuottaa orotaattia. Ksantiinidehydrogenaasi (EC1.1.3.22), joka sisältää FAD-, molybdopteriini- ja rauta-rikkiklustereita, katalysoi puriinikatabolian viimeisen vaiheen virtsahapoksi.
Kaksi FAD-entsyymiä, jotka osallistuvat koliinikataboliaan, ovat dimetyyliglysiinidehydrogenaasi (EC1.5.99.2) ja sarkosiinidehydrogenaasi (EC1.5.99.1). Polyamiinioksidaasi (EC1.5.3.11) on yksi kahdesta avainentsyymistä polyamiinikataboliassa.
Hormonit ja solusignaalien välitys: Monoamiinioksidaasit A ja B (EC1.4.3.4), joita tarvitaan adrenaliinin, noradrenaliinin ja serotoniinin kataboliaan, sisältävät FAD:tä. Typpioksidia, joka vaikuttaa verisuonissa ja monissa muissa kudoksissa, tuottavat useat typpioksidisyntaasin muodot (EC1.14.13.39, sisältää FAD:tä, FMN:ää, hemiä ja biopteriinia). Steroidihormonien synteesi riippuu ketosteroidimonoksigenaasista (EC1.14.13.54). Ferredoksiini-NADP-reduktaasi (adrenodoksiini-reduktaasi, EC1.18.1.2) välittää alkuperäisen elektroninsiirron kaikille mitokondriaalisille p450-järjestelmille, mukaan lukien ne, jotka vastaavat steroidien 11-beta-hydroksylaatiosta lisämunuaiskuoressa ja D-vitamiinin 24-hydroksylaatiosta (inaktivoinnista).
Detoksikaatio: Useilla aiemmin mainituista flavoentsyymeistä on merkitystä mahdollisesti myrkyllisten ksenobioottien hajoamisessa ja poistamisessa. Metyylifenyylitetrahydropyridiini-N-monooksygenaasi (EC1.13.12.11) ja albendatsolimonooksygenaasi (EC1.14.13.32, albendatsoli on bentsimidatsoli-antelmiinilääke) ovat muita mikrosomaalisia entsyymejä, jotka auttavat kompleksisten ksenobioottien eliminoinnissa.
Käytön seuranta: Elintarvikkeisiin tai nesteisiin lisätty tavanomaista kulutusta suurempi riboflaviiniannos (esim. 28 mg) auttaa määrittämään, ovatko tutkimushenkilöt nauttineet koko määrätyn määrän. Näin suuret riboflaviinimäärät erittyvät lähes kokonaan virtsan kautta, minkä jälkeen ne voidaan helposti mitata fluorometrisellä määrityksellä (Switzer ym., 1997; Ramanujam ym., 2011).