Function
FAD we flawoproteinach: Większość ludzkich flawoprotein zawiera jedną lub więcej luźno związanych cząsteczek FAD. W kilku szczególnych przypadkach, 8-alfa grupa metylowa FAD jest kowalencyjnie związana z resztą peptydylową. Enzymy z FAD związanym z histydylem obejmują dehydrogenazę bursztynianową (EC1.3.5.1), kilka dehydrogenaz acylo-CoA i oksydazę poliaminową (EC1.5.3.11). Zarówno w monoaminooksydazie A, jak i B (EC1.4.3.4), grupa metylowa 8-alfa FAD jest połączona z resztą S-cysteinylową.
Fosforylacja oksydacyjna: Kompleks I mitochondrialnego transportu elektronów w procesie oddychania (dehydrogenaza NADH, EC1.6.99.3) zawiera podjednostkę 42-kD z FAD jako grupą prostetyczną oraz podjednostkę 51-kD (flawoproteina l) z FMN. Kompleks 11 (dehydrogenaza bursztynianu ubichinonu, EC1.3.5.1) zawiera jeden kowalencyjnie związany FAD.
FAD zawierające NAD(P) transhydrogenazy wykorzystują równoważniki redukujące do związanego z ATP pompowania protonów przez wewnętrzną błonę mitochondrialną. Mitochondrialny składnik transportera fosforanu glicerolu, dehydrogenaza glicerolu 3-P zawierająca FAD (EC1.1.99.5), działa razem z cytoplazmatyczną dehydrogenazą glicerolu 3-P (która nie zawiera flawiny) w celu przeniesienia równoważników redukujących z cytoplazmatycznej glikolizy do mitochondriów.
Reakcje związane z glutationem: Liczne flawoproteiny pomagają w utrzymaniu wewnątrzkomórkowego potencjału redoks i chronią związki siarki przed utlenianiem. Ważnym przykładem jest wszechobecna cytoplazmatyczna reduktaza glutationu (EC1.6.4.2), która wykorzystuje FAD i NADPH do redukcji utlenionego glutationu. Procentowy wzrost aktywności enzymu in vitro w krwinkach czerwonych po dodaniu FAD jest powszechnie stosowany jako wskaźnik statusu ryboflawiny; większa aktywność wskazuje na niepełne wysycenie miejsc wiążących FAD w enzymie, a tym samym gorszy status ryboflawiny. Rola enzymów FAD oksydazy glutationowej (EC1.8.3.3) i reduktazy CoA-glutationowej (EC1.6.4.6) wymaga dalszych badań.
Reakcje redoks: Reduktaza NADPH-ferrihemoproteinowa (EC1.6.2.4) jest enzymem zawierającym FAD, który redukuje monooksygenazy zależne od hemu-tiolanu, takie jak monooksygenaza niespecyficzna (EC1.14.14.1), która jest częścią mikrosomalnego systemu hydroksylacji. Na ironię zakrawa fakt, że ten ostatni enzym z kolei inaktywuje część wolnej ryboflawiny, generując metabolity: 7-hydroksymetyl ryboflawiny i 8-hydroksymetyl ryboflawiny. Innym mikrosomalnym flawoenzymem zaangażowanym w reakcję redoks jest reduktaza NADPH-cytochromu c2 (EC1.6.2.5).
Metabolizm pośredni: Dehydrogenaza D-2-hydroksykwasów (EC1.1.99.6) metabolizuje hydroksykwasy, w tym (R)-mleczan.
Betoksydacja kwasów tłuszczowych: Trzy odrębne mitochondrialne dehydrogenazy acylo-tłuszczowe utleniają acylo-CoA o różnej długości łańcucha. W miarę jak długołańcuchowy acyl-CoA ulega sukcesywnemu skracaniu podczas cykli beta-oksydacji, odpowiedni enzym może przejąć jego rolę, począwszy od dehydrogenazy długołańcuchowego acylo-CoA (EC1.3.99.13), poprzez dehydrogenazę acylo-CoA (EC1.3.99.3), a w końcu do dehydrogenazy butyrylo-CoA (EC1.3.99.2).
Ezymy te posiadają kowalencyjnie N(5)-połączony FAD i wykorzystują zawierającą FAD flawoproteinę przenoszącą elektrony (ETF) jako akceptor elektronów. ETF jest następnie redukowany przez oksydoreduktazę ETF:ubichinon (EC1.5.5.1), generując ubichinol do wykorzystania w łańcuchu oddechowym. Peroksysomalna beta-oksydacja, w przeciwieństwie do tego, wykorzystuje tylko pojedynczą, zależną od FAD oksydazę acylo-CoA (EC1.3.3.6) dla długości łańcuchów między 18 a 8 i nie wykorzystuje ETF jako akceptora.
Metabolizm lipidów: Zawierająca FAD oksydaza sfinganiny (bez przypisanego numeru EC) jest potrzebna do syntezy sfingozyny dla szerokiej gamy fosfolipidów i innych złożonych lipidów. FAD bierze również udział w syntezie cholesterolu jako grupa prostetyczna monooksygenazy skwalenu (EC1.14.99.7), która inicjuje cyklizację skwalenu.
Metabolizm witamin: W metabolizm kilku witamin zaangażowane są flawoproteiny. Reduktaza tioredoksyny (EC1.6.4.5) regeneruje zredukowany glutation, który jest używany do redukcji dehydroaskorbinianu. Oksydaza pirydoksaminowo-fosforanowa (EC1.4.3.5) przekształca wit. B6 pirydoksynę, pirydoksaminę i pirydoksal, jak również ich fosforany.
3-monooksygenaza kynureninowa (EC1.14.13.9) jest kluczowym enzymem w tworzeniu nikotynianu z tryptofanu. Brak ryboflawiny jest znany jako zmniejszający wystarczalność witaminy B6. Zależna od FAD reduktaza metylenotetrahydrofolianu (EC1.5.1.20) jest niezbędna do recyklingu metabolitów folianu; przy zmniejszeniu jej aktywności, aby uniknąć niedoboru, konieczne jest większe spożycie folianu. Witamina B12 wymaga do swojego metabolizmu trzech flawoenzymów: reduktazy kob(ll)aliny (EC1.6.99.9), reduktazy akwakobalaminy/NADPH (EC1.6.99.11) i reduktazy akwakobalaminy/NADH (EC1.6.99.8). Dehydrogenaza retinalowa (EC1.2.1.36) jest enzymem, który generuje kwas retinowy z retinalu. Dehydrogenaza NADPH (EC1.6.99.6) i dwie formy dehydrogenazy NAD(P)H (EC1.6.99.2) reaktywują witaminę K (hamują dikumarol), a także zapewniają ważną ochronę antyoksydacyjną.
Metabolizm hemu: Oksydaza protoporfirynogenu (EC1.3.3.4) przy wewnętrznej błonie mitochondrialnej zawiera jedną cząsteczkę FAD na homodimer. Protoporfirynogen-IX jest utleniany do protoporfiryny-IX, do której żelazo może być następnie wprowadzone przez inny enzym (nie zależny od flawiny). Dehydrogenaza NADPH (EC1.6.99.1) redukuje biliwerdynę do bilirubiny w wątrobie i może również chronić przed uszkodzeniem oksydacyjnym.
Metabolizm nukleotydów: W trzecim do ostatniego kroku syntezy pirymidyny, zawierająca FAD oksydaza dihydroorotanowa (EC1.3.3.1) wytwarza orotan. Dehydrogenaza ksantynowa (EC1.1.3.22), który zawiera FAD, molibdopteryny i klastry żelazo-siarkowe, katalizuje ostatni etap katabolizmu puryn do kwasu moczowego.
Dwa enzymy FAD, które uczestniczą w katabolizmie choliny są dehydrogenaza dimetyloglicyny (EC1.5.99.2) i dehydrogenaza sarkozyny (EC1.5.99.1). Oksydaza poliaminowa (EC1.5.3.11) jest jednym z dwóch kluczowych enzymów w katabolizmie poliamin.
Hormony i sygnalizacja komórkowa: Monoaminooksydazy A i B (EC1.4.3.4), które są potrzebne do katabolizmu adrenaliny, noradrenaliny i serotoniny, zawierają FAD. Tlenek azotu, który działa na naczynia krwionośne i wiele innych tkanek, jest wytwarzany przez kilka form syntazy tlenku azotu (EC1.14.13.39, zawiera FAD, FMN, hem i biopteryny). Synteza hormonów steroidowych zależy od monooksygenazy ketosteroidowej (EC1.14.13.54). Reduktaza Ferredoxin-NADP (reduktaza adrenodoxin, EC1.18.1.2) pośredniczy w początkowym transferze elektronów dla wszystkich mitochondrialnych systemów p450, w tym tych odpowiedzialnych za hydroksylację steroidów 11-beta w korze nadnerczy i 24-hydroksylację (inaktywację) witaminy D.
Detoksykacja: Kilka z flawoenzymów wymienionych wcześniej odgrywa rolę w podziale i usuwaniu potencjalnie toksycznych ksenobiotyków. N-monooksygenaza metylofenylotetrahydropirydyny (EC1.13.12.11) i monooksygenaza albendazolu (EC1.14.13.32, albendazol jest benzimidazolowym lekiem przeciwrobaczycowym) są kolejnymi enzymami mikrosomalnymi, które pomagają w eliminacji złożonych ksenobiotyków.
Kontrola zgodności: Większa niż normalnie spożywana dawka (np. 28 mg) ryboflawiny dodawana do żywności lub płynów pomaga ustalić, czy uczestnicy badania spożyli pełną zalecaną dawkę. Tak duże ilości ryboflawiny są prawie całkowicie wydalane z moczem, a następnie mogą być łatwo zmierzone za pomocą testu fluorometrycznego (Switzer i in., 1997; Ramanujam i in., 2011).
.