機能

FAD in flavoproteins: ほとんどのヒトフラボタンパク質は、1つまたは複数の緩く結合したFAD部位を含んでいる。 いくつかの特定の例では、FADの8-αメチル基は、ペプチジル残基に共有結合している。 ヒスチジル結合したFADを持つ酵素には、コハク酸デヒドロゲナーゼ(EC1.3.5.1)、いくつかのアシル-CoAデヒドロゲナーゼ、およびポリアミン酸化酵素(EC1.5.3.11)などが含まれる。 モノアミン酸化酵素AおよびB(EC1.4.3.4)では、FADの8-αメチル基がS-システイニル残基に結合している

酸化的リン酸化反応。 ミトコンドリア呼吸電子輸送の複合体I(NADHデヒドロゲナーゼ、EC1.6.99.3)は、FADを補欠基とする42kDのサブユニットと、FMNを持つ51kDのサブユニット(フラボプロテインl)を含んでいる。 複合体11(コハク酸ユビキノンデヒドロゲナーゼ、EC1.3.5.1)は共有結合したFADを1つ含む。

FAD含有NAD(P)トランスヒドロゲナーゼは、ミトコンドリア内膜を介したATP結合プロトンポンプに還元当量を使用する。 グリセロールリン酸シャトルのミトコンドリア成分であるFAD酵素グリセロール3-Pデヒドロゲナーゼ(EC1.1.99.5)は、細胞質のグリセロール3-Pデヒドロゲナーゼ(これはフラビンを含まない)と一緒に働き、細胞質の解糖からミトコンドリアへ還元当量を移動する

グルタチオン連動型反応。 数多くのフラボ蛋白が細胞内の酸化還元電位を維持し、硫黄化合物を酸化から守るのに役立っている。 重要な例として、細胞質に偏在するグルタチオン還元酵素(EC1.6.4.2)があり、FADとNADPHを用いて酸化されたグルタチオンを還元している。 FAD添加による赤血球中のin vitro酵素活性の増加率は、一般にリボフラビン状態の指標として用いられている。 FAD酵素であるグルタチオンオキシダーゼ(EC1.8.3.3)とCoA-グルタチオンレダクターゼ(EC1.6.4.6)の役割は、さらに解明する必要がある。 NADPH-フェリヘモプロテイン還元酵素(EC1.6.2.4)はFADを含む酵素で、ミクロソームの水酸化系の一部である不特定モノオキシゲナーゼ(EC1.14.14.1)などヘムチオレート依存性のモノオキシゲナーゼを還元している。 この後者の酵素が、代謝物である7-ヒドロキシメチルリボフラビンや8-ヒドロキシメチルリボフラビンを生成して、遊離リボフラビンの一部を不活性化することは皮肉なことに思われる。 また、酸化還元反応に関与するミクロソームのフラボエンザイムとしては、NADPH-シトクロムc2レダクターゼ(EC1.6.2.5)がある

中間体代謝. D-2-ヒドロキシ酸デヒドロゲナーゼ(EC1.1.99.6)は、(R)-乳酸を含むヒドロキシ酸を代謝する。

脂肪酸のβ-酸化。 脂肪酸のβ酸化:3種類のミトコンドリア脂肪アシルデヒドロゲナーゼが鎖長の異なるアシル-CoAを酸化する。 長鎖の脂肪アシル-CoAがβ酸化のサイクルの中で順次短くなると、長鎖アシル-CoAデヒドロゲナーゼ (EC1.3.99.13) から始まり、アシル-CoAデヒドロゲナーゼ (EC1.3.99.13) へと適切な酵素が引き継ぐことができる。3.99.3)、そして最後にブチリル-CoAデヒドロゲナーゼ(EC1.3.99.2)に至る。

これらの酵素は共有結合でN(5)-結合したFADを持ち、FAD含有電子伝達性フラビン(ETF)を電子受容体に利用する。 ETFはETF:ユビキノン酸化還元酵素(EC1.5.5.1)により還元され、ユビキノールが生成されて呼吸鎖で使用される。 一方、ペルオキシソームのβ酸化では、鎖長が18から8の間はFAD依存性のアシル-CoA酸化酵素(EC1.3.3.6)1つだけを用い、ETFを受容体として用いない

脂質代謝. FADを含むスフィンガニンオキシダーゼ(EC番号未割当)は、広範囲のリン脂質や他の複合脂質のスフィンゴシンの合成に必要である。 また、FADはスクアレンの環化を開始するスクアレンモノオキシゲナーゼ(EC1.14.99.7)の補欠基としてコレステロールの合成に参加している

ビタミンの代謝: いくつかのビタミンの代謝にはフラボタンパク質が関与している。 チオレドキシン還元酵素(EC1.6.4.5)は還元型グルタチオンを再生し、デヒドロアスコルビン酸の還元に利用される。 ピリドキサミンリン酸オキシダーゼ (EC1.4.3.5) は、ビタミンB6であるピリドキシン、ピリドキサミン、ピリドキサール、およびそれらのリン酸を相互変換する。

Kynurenine 3-monoxygenase (EC1.14.13.9) は、トリプトファンからニコチンの形成に重要な酵素である。 リボフラビンの不足は、ビタミンB6の充足率を低下させることが知られています。 FAD依存性のメチレンテトラヒドロ葉酸還元酵素 (EC1.5.1.20) は、葉酸代謝物のリサイクルに必要であり、その活性が低下すると、欠乏を避けるために葉酸の摂取量を増やす必要がある。 ビタミンB12の代謝には、コブ(ll)アラミン還元酵素(EC1.6.99.9)、アクアコバラミン還元酵素/NADPH(EC1.6.99.11)、アクアコバラミン還元酵素/NADH(EC1.6.99.8) の3種類のフラボエンザイムが必要とされる。 レチナールデヒドロゲナーゼ (EC1.2.1.36) は、レチナールからレチノイン酸を生成する酵素であり、レチナールデヒドロゲナーゼは、レチナールからレチノイン酸を生成する酵素である。 NADPHデヒドロゲナーゼ(EC1.6.99.6)と2種類のNAD(P)Hデヒドロゲナーゼ(EC1.6.99.2)はビタミンK(ジクマロール阻害性)を再活性化し、重要な抗酸化防御も行う

Heme metabolism: ミトコンドリア内膜のプロトポルフィリノーゲン酸化酵素(EC1.3.3.4)は、ホモダイマーあたり1つのFAD部位を含んでいる。 プロトポルフィリノーゲン-IXは酸化されてプロトポルフィリン-IXとなり、そこに別の(フラビン依存性ではない)酵素によって鉄が挿入される。 NADPHデヒドロゲナーゼ(EC1.6.99.1)は肝臓でビリベルジンをビリルビンに還元し、また酸化的損傷から保護すると考えられる。

核酸代謝:ピリミジン合成の第3から最終段階で、FAD含有ジヒドロオロチン酸酸化酵素(EC1.3.3.1)はオロチンを発生させる。 FAD、モリブドプテリン、鉄硫黄クラスターを含むキサンチンデヒドロゲナーゼ(EC1.1.3.22)は、プリン異化作用の最終段階である尿酸を触媒する

コリン異化に関与するFAD酵素としてはジメチルグリシンデヒドロゲナーゼ(EC1.5.99.2)、サルコシンデヒドロゲナーゼ(EC1.5.99.1)等がある。 ポリアミンオキシダーゼ(EC1.5.3.11)はポリアミン異化作用における2つの重要な酵素の1つである。

ホルモンと細胞シグナル伝達。 アドレナリン、ノルアドレナリン、セロトニンの異化に必要なモノアミン酸化酵素AおよびB(EC1.4.3.4)にはFADが含まれる。 血管や多くの組織に作用する一酸化窒素は、いくつかの形態の一酸化窒素合成酵素(EC1.14.13.39、FAD、FMN、ヘム、ビオプテリンを含む)により生成されている。 ステロイドホルモンの合成は、ケトステロイドモノオキシゲナーゼ(EC1.14.13.54)に依存しています。 フェレドキシン-NADPレダクターゼ(adrenodoxin reductase, EC1.18.1.2)は、副腎皮質のステロイド11-β水酸化およびビタミンDの24-水酸化(不活性化)を含むすべてのミトコンドリアp450系の最初の電子伝達を仲介する

Detoxification: 前述したいくつかのフラボ酵素は、潜在的に有毒な異種物質の分解と除去に関与している。 メチルフェニルテトラヒドロピリジンNモノオキシゲナーゼ(EC1.13.12.11)およびアルベンダゾールモノオキシゲナーゼ(EC1.14.13.32、アルベンダゾールはベンズイミダゾールの駆虫薬)はさらにミクロソームの酵素で、複雑な異生物物質の排除に役立っています

コンプライアンスモニター。 通常消費される量より多いリボフラビンの量(例えば、28mg)を食品または液体に添加することは、試験対象者が処方された量を完全に消費したかどうかを判断するのに役立つ。 このような大量のリボフラビンは尿からほぼ完全に排泄され、その後、蛍光測定法で簡単に測定できます(Switzerら、1997;Ramanujamら、2011)

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