Individet biotinavhengige karboksylaser - pyruvatpropionyl-CoA, 3-methylcrotonyl-CoA og acetyl-CoA carboxylase - er essensielle for henholdsvis glukoneogenese, fettsyresyntese og aminosyredegradering. Den proteolytiske nedbrytningen av disse holokarboksylaser i mage-tarmkanalen produserer biotin-holdige peptider, inkludert signifikant biocytin. Dette blir deretter konvertert tilbake til biotin av enzymet biotinidase, som er tilstede i nesten alle vev og deler seg lysin eller lysilpeptid. Det er i stand til å binde individuelt biotin molekyler til histoner (proteiner rundt hvilket DNA er pakket) eller for å spalte dem fra histoner. På denne måten antas biotintransferase å kunne påvirke kromatin struktur (DNAs trådstillas), DNA-reparasjon, og gen uttrykk. Mangel på biotinidase - autosomal recessiv arvelig medfødt defekt, ekstremt sjelden - fører til manglende evne til å trekke ut biotin fra biocytin. På grunn av det økte biotinbehovet, er berørte barn avhengige av tilførselen av farmakologiske mengder gratis biotin. Biotin absorberes hovedsakelig i det proksimale tynntarm. På grunn av selvsyntese i kolon av biotinproduserende mikroorganismer, overstiger den daglige utskillelsen av biotin og dets metabolitter i urin og avføring mengden som leveres med mat.
Koenzym i karboksyleringsreaksjoner
Den vesentlige funksjonen til biotin er å fungere som en kofaktor eller protesegruppe på fire karboksylaser som katalyserer bindingen av en uorganisk karboksylgruppe (bikarbonat - CO2) syrer. B-vitaminet er således involvert i flere viktige metabolske prosesser i alle energitilførende næringsstoffer og vitale stoffgrupper. Biotin er en komponent i følgende karboksylasereaksjoner:
- Pyruvat karboksylase - viktig komponent i både glukoneogenese og fettsyresyntese (lipogenese).
- Propionyl-CoA karboksylase - viktig for glukose syntese og dermed for energiforsyning.
- 3-Methylcrotonyl-CoA karboksylase - essensielt for nedbrytning av essensielle aminosyrer (leucine katabolisme).
- Acetyl-CoA karboksylase - viktig komponent i fettsyresyntese.
Pyruvat carboxylasePyruvat carboxylase ligger i mitokondrier, "kraftverkene" til celler. Der er enzymet ansvarlig for karboksylering av pyruvat til oksaloacetat. Oksaloacetat er utgangsmaterialet og dermed en viktig komponent i glukoneogenesen. Dannelsen av nytt glukose foregår primært i leveren og nyrer, og følgelig er de høyeste aktivitetene av pyruvatkarboksylase funnet i disse to organene. Følgelig tjener pyruvatkarboksylase som et nøkkelenzym i den nye dannelsen av glukose og er involvert i reguleringen av blod glukosenivåer. Glukose er den viktigste energileverandøren til organismen. Spesielt, erytrocytter (rød blod celler), hjerne, og nyremedulla stole på glukose for energi. Etter glykolyse dannes metabolitten acetyl-CoA i mitokondrier ved oksidativ dekarboksylering (spaltning av en karboksylgruppe) av pyruvat. Dette “aktiverte eddiksyre”(Et eddiksyrerest bundet til et koenzym) representerer begynnelsen av sitratcycluś i mitokondrier og dermed utgangsmaterialet for biosyntese av fett. For å passere gjennom mitokondriell membran, må acetyl-CoA omdannes til sitrat (salt av sitronsyre), som er permeabel for membranen. Denne reaksjonen er mulig med sitratsyntetase ved at enzymet, som et resultat av nedbrytningen av acetyl-CoA, overfører acetylresten til oksaloacetat - kondens av oksaloacetat med dannelse av sitrat. Dette reaksjonstrinnet av citrate cycluś frigjør energi, på den ene siden i form av GTP (som ATP et "universelt energitilskudd" av cellen) og på den andre siden i form av reduksjonsekvivalenter (NADH + H + og FADH2). Sistnevnte blir deretter brukt i luftveiskjeden for å danne ytterligere ATP molekyler, som er den viktigste energiforsterkningen i mobil respirasjon. Etter at citrat har gått fra mitokondrionen til cytosolen, omdannes det tilbake til acetyl-CoA ved hjelp av citratlyase. For å opprettholde den normale aktiviteten til citratcycluś må oksaloacetat kontinuerlig produseres fra pyruvat av pyruvatkarboksylase, som igjen er nødvendig for dannelse av sitrat. Til slutt kan acetyl-CoA bare komme inn i cytosolen i form av saltet av sitronsyre å starte fettsyresyntese. Pyruvatkarboksylase ser ut til å spille en avgjørende rolle som en kofaktor i hjerne modning på grunn av sin essensielle funksjon i fettsyresyntese (tilveiebringe oksaloacetat for å omdanne acetyl-CoA til sitrat) og i syntesen av nevrotransmitter acetylkolin. Videre kreves oksaloacetat for de novo-syntese av aspartat, en stimulerende (energigivende) nevrotransmitter. Propionyl-CoA-karboksylase Propionyl-CoA-karboksylase er et nøkkelenzym lokalisert i mitokondrier i katalysen av metylmalonyl-CoA fra propionyl-CoA. I humant vev skyldes propionsyre oksidasjon av oddetall fettsyrer, nedbrytning av visse aminosyrer - metionin, isoleucin og valin - og produksjon av mikroorganismer i mage-tarmkanalen. Metylmalonyl-CoA blir videre nedbrutt til succinyl-CoA og oksaloacetat. Oxaloacetate resulterer i enten glukose eller karbon dioksid (CO2) og Vann (H2O). Følgelig er propionyl-CoA karboksylase en viktig komponent i glukose syntese så vel som energiforsyning. 3-Methylcrotonyl-CoA karboksylase 3-metylcrotonyl-CoA karboksylase er også et mitokondrie enzym. Det er ansvarlig for omdannelsen av 3-metylcrotonyl-CoA til 3-metylglutaconyl-CoA, som spiller en rolle i nedbrytningen av leucine. 3-metylglutakonyl-CoA og 2-hydroksy-3-metylglutaryl-CoA blir deretter omdannet til acetoacetat og acetyl-CoA. Sistnevnte er en essensiell komponent i sitratsyklusen. 3-metylcrotonyl-CoA kan nedbrytes uavhengig av biotin til tre andre forbindelser, som følgelig blir produsert oftere i tilfelle biotinmangel. Acetyl-CoA-karboksylase Acetyl-CoA-karboksylase finnes i både mitokondrier og cytosol. Enzymet letter den cytosol-lokaliserte, ATP-avhengige karboksylering av acetyl-CoA til malonyl-CoA. Denne reaksjonen representerer begynnelsen på fettsyresyntese. Ved konvertering av langkjedet flerumettet fettsyrer ved kjedeforlengelse er malonyl-CoA viktig for dannelsen av prostaglandinforløpere. prostaglandiner tilhører gruppen av eikosanoider (oksygenerte derivater av flerumettet fettsyrer) som påvirker livmorens glatte muskelfunksjon og muskulatur.
Andre effekter:
- Innflytelse på uttrykk for gener av ikke-biotin-avhengig enzymer.
- Innflytelse på vekst og vedlikehold av blod celler, talgkjertler og nervøs vev.
- Innflytelse på immunresponsen - ved biotintilskudd på henholdsvis 750 µg / dag i 14 dager og 2 mg / dag i 21 dager, var det både økt ekspresjon av genene for interleukin-1ß og interferon-y og redusert ekspresjon av genet for interleukin-4 i blodceller; i tillegg ble frigjøringen av forskjellige interleukiner påvirket
- Biotintilskudd førte til en forbedring av hudtekstur i ganske mange studier
- Daglig administrasjon på 2.5 mg biotin i 6 måneder ble funnet å tykne og forbedre neglestrukturen
