Gruppo prostetico

Un gruppo prostetico è un cofattore di natura non proteica ovvero non costituito da amminoacidi che si lega strettamente, spesso tramite legame covalente, a proteine ​​o enzimi che può essere di natura organica come vitamine, polisaccaridi o lipidi o di natura inorganica come ioni metallici.

Gli ioni metallici sono spessi di metalli di transizione come il ferro nel gruppo eme, lo zinco nell’anidrasi carbonica, il rame nel complesso IV della catena respiratoria e il molibdeno nella nitrato reduttasi.

Un gruppo prostetico si lega strettamente agli enzimi supportandone il ruolo catalitico. A causa dello stretto legame con l’enzima, un gruppo prostetico è difficile da rimuovere dagli enzimi. Pertanto, si ritiene che il legame tra il gruppo prostetico e l’enzima sia permanente a differenza di quanto avviene per i coenzimi. Ha spesso proprietà strutturali come nel caso delle porzioni di zucchero nelle glicoproteine, di lipidi ​​nelle lipoproteine ​​o dell’RNA nei ribosomi.

Funzioni del gruppo prostetico

L’attività catalitica di un enzima può essere influenzata dalla presenza di un gruppo prostetico che può prendere parte alla reazione chimica stessa. Ad esempio, può accettare o donare elettroni o formare legami covalenti temporanei con il substrato. Ciò abbassare l’energia di attivazione della reazione, facendola procedere più rapidamente.

Inoltre, un gruppo protesico può aiutare a stabilizzare l’enzima, fattore importante perché gli enzimi sono spesso soggetti a condizioni difficili, come temperature elevate o cambiamenti di pH, che possono denaturarli e renderli inattivi. Legandosi all’enzima, il gruppo protesico può contribuire a mantenerne la struttura e a mantenerlo funzionale.

Tra le funzioni del gruppo prostetico vi è il trasporto degli elettroni nella respirazione mitocondriale, dove avviene la produzione di ATP che è il principale trasportatore di energia dalle reazioni esoergoniche a quelle endoergoniche ed è uno dei più importanti composti che costituisce il collegamento chimico fra catabolismo e anabolismo.

Il gruppo prostetico ha anche un ruolo nella fotosintesi che svolge un’attività vitale per la sopravvivenza delle piante. Inoltre ha un ruolo nella sintesi degli acidi grassi, che sono essenziali per una serie di funzioni cellulari, compresa la respirazione.

Esempi di gruppi prostetici

Gruppo eme

L’ emoglobina e la mioglobina sono le proteine più comuni contenenti il gruppo eme, presente nei batteri, eucarioti e archeobatteri che costituisce il gruppo non prostetico. L’eme, infatti, è un gruppo molecolare di tipo non proteico che nelle proteine, cosiddette coniugate, sono uniti alla parte proteica della molecola e definiscono il gruppo cui la proteina coniugata appartiene.

Il gruppo eme sposta gli elettroni tra le proteine ​​come avviene nella respirazione mitocondriale o trasporta e immagazzina O₂ come avviene nelle globine. È essenziale per gli organismi aerobici viventi ed è coinvolto in una notevole gamma di diversi processi biologici.

Flavina adenina dinucleotide

Il flavina adenina dinucleotide fa parte, quale gruppo prostesico, delle flavoproteine che sono coinvolte in un’ampia gamma di processi biologici, compresi i processi fondamentali come la fotosintesi, la glicolisi, la bioluminescenza e la riparazione del DNA. Le flavoproteine sono coinvolte nel trasferimento di atomi di idrogeno da un donatore a un accettore. Pertanto, sono essenziali per rimuovere i radicali liberi, che sono coinvolti nello stress ossidativo.

Acido lipoico

L’acido lipoico esercita un’azione rigenerante dell’acido ascorbico in quanto dona il suo elettrone alla forma ossidata. Esso inoltre interagisce con i gruppi sulfidrilici dei recettori cellulari per l’insulina consentendo una maggiore sensibilità per questo ormone.

L’ingresso di glucosio nella cellula è facilitato con conseguente abbassamento della glicemia. E’ dotato inoltre di proprietà antiossidanti, neuroprotettive e svolge un ruolo importante nel metabolismo energetico delle cellule.

Secondo alcune ricerche condotte da gruppi americani si potrebbe suggerire l’utilizzo dell’acido lipoico nel trattamento di persone con sclerosi multipla per tale motivo viene assunto come integratore alimentare sia in capsule che in tavolette

Biotina

La biotina, vitamina  B8  o vitamina H è una vitamina idrosolubile prodotta principalmente dalla flora intestinale. La biotina funge da coenzima nelle reazioni di carbossilazione.

Un esempio è dato dal primo stadio della gluconeogenesi in cui il piruvato si trasforma in ossalacetato grazie all’azione dell’enzima piruvato carbossilasi e della biotina. Essa agisce da cofattore legandosi al biossido di carbonio liberato su uno degli atomi di azoto dell’anello imidazolico fin quando l’enzima raggiunge il sito attivo.

Oltre che dalla piruvato carbossilasi la biotina è utilizzata dall’acetil-CoA carbossilasi. Avviene la trasformazione dell’acetil-CoA a malonil-CoA che costituisce uno stadio per la sintesi degli acidi grassi. Essa gioca un ruolo nella fissazione del biossido di carbonio nella sintesi della purina e agisce da coenzima nella trasformazione dell’acido propionico in acido succinico.