Function
FAD in flavoproteins: A legtöbb emberi flavoprotein egy vagy több lazán kötött FAD-részt tartalmaz. Néhány speciális esetben a FAD 8-alfa metilcsoportja kovalensen kapcsolódik egy peptidilmaradékhoz. A hisztidilkötésű FAD-ot tartalmazó enzimek közé tartozik a szukcinát-dehidrogenáz (EC1.3.5.1), számos acil-CoA-dehidrogenáz és a poliamin-oxidáz (EC1.5.3.11). A monoamin-oxidáz A-ban és B-ben (EC1.4.3.3.4) egyaránt a FAD 8-alfa-metilcsoportja egy S-ciszteinil maradékhoz kapcsolódik.
Oxidatív foszforiláció: A mitokondriális légzőelektron-transzport I. komplexe (NADH-dehidrogenáz, EC1.6.99.3) egy 42 kD-s alegységet tartalmaz, amelyben a FAD prosztetikus csoportot, és egy 51 kD-s alegységet (flavoprotein l), amelyben FMN található. A 11. komplex (szukcinát-ubikinon-dehidrogenáz, EC1.3.5.1) egy kovalensen kötött FAD-ot tartalmaz.
A FAD-tartalmú NAD(P) transzhidrogenázok a redukáló ekvivalenseket az ATP-hez kötött protonpumpáláshoz használják a belső mitokondriális membránon keresztül. A glicerin-foszfát transzfer mitokondriális komponense, a FAD-enzim glicerin-3-P-dehidrogenáz (EC1.1.99.5) a citoplazmatikus glicerin-3-P-dehidrogenázzal (amely nem tartalmaz flavint) együtt működik a redukáló ekvivalensek citoplazmatikus glikolízisből a mitokondriumba történő átvitelére.
Glutationhoz kötött reakciók: Számos flavoprotein segít fenntartani az intracelluláris redox-potenciált és védi a kénvegyületeket az oxidációval szemben. Fontos példa erre a mindenütt jelenlévő citoplazmatikus glutation-reduktáz (EC1.6.4.2), amely FAD és NADPH segítségével redukálja az oxidált glutationt. Az in vitro enzimaktivitás százalékos növekedését a vörösvérsejtekben FAD hozzáadásakor általában a riboflavin-státusz indikátoraként használják; a nagyobb aktivitás az enzim FAD-kötőhelyeinek nem teljes telítettségét és így rosszabb riboflavin-státuszt jelez. A FAD enzimek, a glutation-oxidáz (EC1.8.3.3.3) és a CoA-glutation-reduktáz (EC1.6.4.6) szerepe további kutatást igényel.
Redoxreakciók: A NADPH-ferrihemoprotein reduktáz (EC1.6.2.4) egy FAD-tartalmú enzim, amely redukálja a hem-tiolát-függő monooxigenázokat, mint például a nem specifikus monooxigenáz (EC1.14.14.1), amely a mikroszomális hidroxiláló rendszer része. Ironikusnak tűnik, hogy ez utóbbi enzim viszont inaktiválja a szabad riboflavin egy részét a 7-hidroxi-metil riboflavin és a 8-hidroxi-metil riboflavin metabolitok keletkezésével. A redoxreakcióban részt vevő másik mikroszomális flavoenzim a NADPH-citokróm c2 reduktáz (EC1.6.2.5).
Intermediáris metabolizmus: D-2-hidroxisav-dehidrogenáz (EC1.1.99.6) metabolizálja a hidroxisavakat, beleértve az (R)-laktátot.
zsírsav béta-oxidáció: Három különböző mitokondriális zsíracil-dehidrogenáz oxidálja a különböző hosszúságú láncú acil-CoA-kat. Ahogy egy hosszú láncú zsírsavacil-CoA a béta-oxidációs ciklusok során egymás után lerövidül, a megfelelő enzim átveheti az irányítást, kezdve a hosszú láncú acil-CoA dehidrogenázzal (EC1.3.99.13), az acil-CoA dehidrogenázzal (EC1.3.99.3), végül a butil-CoA-dehidrogenáz (EC1.3.99.2).
Ezek az enzimek kovalensen N(5)-kötött FAD-dal rendelkeznek, és a FAD-tartalmú elektronátvivő flavoproteint (ETF) használják elektronakceptorként. Az ETF-et ezután az ETF:ubikinon oxidoreduktáz (EC1.5.5.5.1) redukálja, ubikinolt termelve a légzési láncban való felhasználásra. A peroxiszomális béta-oxidáció ezzel szemben csak egyetlen, FAD-függő acil-CoA-oxidázt (EC1.3.3.6) használ 18 és 8 közötti lánchosszúságú láncokhoz, és nem használ ETF-et akceptorként.
Lipidanyagcsere: A FAD-tartalmú szfinganin-oxidáz (EC-számmal nem rendelkezik) a foszfolipidek és más komplex lipidek széles körének szfingozinszintéziséhez szükséges. A FAD a koleszterinszintézisben is részt vesz a szkvalén-monooxigenáz (EC1.14.99.7) protetikus csoportjaként, amely a szkvalén ciklizációját indítja el.
Vitaminanyagcsere: Számos vitamin metabolizmusában flavoproteinek vesznek részt. A tioredoxin reduktáz (EC1.6.4.5) regenerálja a redukált glutationt, amelyet a dehidroaszkorbát redukciójához használnak. A piridoxamin-foszfát-oxidáz (EC1.4.3.5) a B6-vitaminok piridoxin, piridoxamin és piridoxal, valamint ezek foszfátjait alakítja át.
A kinurenin-3-monoxigenáz (EC1.14.13.9) kulcsenzim a triptofánból történő nikotinátképzésben. A riboflavin hiánya közismerten csökkenti a B6-vitamin-ellátottságot. A FAD-függő metiléntetrahidrofolát-reduktáz (EC1.5.1.20) a folsav-metabolitok újrahasznosításához szükséges; aktivitásának csökkenésével magasabb folsavbevitelre van szükség a hiány elkerülése érdekében. A B12-vitamin metabolizmusához három flavoenzimre van szükség: kob(ll)alamin-reduktáz (EC1.6.99.9), aquakobalamin-reduktáz/NADPH (EC1.6.99.11) és aquakobalamin-reduktáz/NADH (EC1.6.99.8). A retinál-dehidrogenáz (EC1.2.1.36) az az enzim, amely retinálból retinsavat állít elő. A NADPH-dehidrogenáz (EC1.6.99.6) és a NAD(P)H-dehidrogenáz két formája (EC1.6.99.2) reaktiválja a K-vitamint (dikumarollal gátolható) és fontos antioxidáns védelmet is nyújt.
Hém metabolizmus: A protoporfirinogén-oxidáz (EC1.3.3.3.4) a belső mitokondriális membránban homodimerenként egy FAD-részt tartalmaz. A protoporfirinogén-IX protoporfirin-IX-szé oxidálódik, amelybe aztán a vasat egy másik (nem flavinfüggő) enzim tudja beépíteni. A NADPH-dehidrogenáz (EC1.6.99.1) a májban biliverdint bilirubinná redukálja, és az oxidatív károsodás ellen is védelmet nyújthat.
Nukleotid-anyagcsere: A pirimidinszintézis utolsó előtti, harmadik lépésében a FAD-ot tartalmazó dihidroorotát-oxidáz (EC1.3.3.1) orotátot termel. A FAD-ot, molibdopterint és vas-kén klasztereket tartalmazó xantin-dehidrogenáz (EC1.1.3.22) katalizálja a purin katabolizmus utolsó lépését húgysavvá.
A kolin katabolizmusban részt vevő két FAD enzim a dimetilglicin-dehidrogenáz (EC1.5.99.2) és a szarkozin-dehidrogenáz (EC1.5.99.1). A poliamin-oxidáz (EC1.5.3.11) a poliamin-katabolizmusban részt vevő két kulcsenzim egyike.
Hormonok és sejtszignálok: Az adrenalin, noradrenalin és szerotonin katabolizmusához szükséges monoamin-oxidázok A és B (EC1.4.3.3.4) FAD-ot tartalmaznak. A nitrogén-oxidot, amely az erekre és számos más szövetre hat, a nitrogén-oxid-szintáz több formája (EC1.14.13.39, FAD-ot, FMN-t, hemet és biopterint tartalmaz) termeli. A szteroid hormonok szintézise a ketoszteroid monoxigenáztól (EC1.14.13.54) függ. A ferredoxin-NADP reduktáz (adrenodoxin reduktáz, EC1.18.1.2) közvetíti az összes mitokondriális p450 rendszer kezdeti elektronátvitelét, beleértve a mellékvesekéregben a szteroid 11-béta hidroxilációért és a D-vitamin 24-hidroxilációjáért (inaktiválásáért) felelős rendszereket is.
Detoxifikáció: A korábban említett flavoenzimek közül számos szerepet játszik a potenciálisan toxikus xenobiotikumok lebontásában és eltávolításában. A metilfeniltetrahidropiridin N-monooxigenáz (EC1.13.12.11) és az albendazol monooxigenáz (EC1.14.13.32, az albendazol egy benzimidazol antelmintikus gyógyszer) további mikroszomális enzimek, amelyek segítenek a komplex xenobiotikumok eliminációjában.
Komplementaritás ellenőrzése: Az élelmiszerekhez vagy folyadékokhoz adott, a normálisan elfogyasztottnál nagyobb adag (pl. 28 mg) riboflavin segít annak megállapításában, hogy a vizsgálati alanyok elfogyasztották-e a teljes előírt mennyiséget. Az ilyen nagy mennyiségű riboflavin szinte teljesen kiválasztódik a vizelettel, majd fluorometriás vizsgálattal könnyen mérhető (Switzer és mtsai., 1997; Ramanujam és mtsai., 2011).