Piridossalfosfato: struttura, reazioni

Il piridossalfosfato (PLP) è un cofattore di enzimi transferasi come le transaminasi. Esso ha un ruolo importante nell’ambito delle reazioni biochimiche in quanto il suo gruppo carbonilico si lega ad un gruppo amminico terminale per dare le immine (basi di Schiff).

Il piridossalfosfato unitamente alla la piridossammina fosfato (PMP) sono le forme attive del coenzima della vitamina B6 ed è  un importante cofattore per diversi enzimi e proteine ​​coinvolti in vasti aspetti dei processi cellulari e del metabolismo. I rapporti mostrano che il piridossalfosfato è coinvolto nelle attività di circa 140 sistemi enzimatici  contribuendo anche in modo significativo alla sintesi di alcuni neurotrasmettitori.

Negli esseri umani esistono oltre 56 enzimi PLP-dipendenti, suggerendo che negli esseri umani esso è un cofattore cruciale per il mantenimento della salute e la prevenzione delle malattie. È coinvolto nelle reazioni di transaminazione , decarbossilazione , racemizzazione, deaminazione e desolfidratazione, che sono cruciali per la sintesi degli amminoacidi, agendo anche come cofattore nel metabolismo di proteine, lipidi e carboidrati.

L’importanza del piridossalfosfato nel cervello è ulteriormente rafforzata da rapporti che hanno dimostrato l’impatto delle carenze nutrizionali di vitamina B6 sulla crescita e sullo sviluppo del cervello e dei suoi processi neuronali.

Struttura

La molecola di piridossalfosfato è costituita da un anello di tipo piridinico in cui sono presenti quattro sostituenti: sul carbonio 2 è presente un gruppo metile, sul carbonio 3 è presente un gruppo ossidrile, sul carbonio 4 è presente un gruppo aldeidico e sul carbonio

struttura
struttura

5 è presente un gruppo idrossimetilfosfato che ha la funzione di appiglio tramite il quale la proteina lega la molecola.

Il gruppo ossidrile, unitamente alla funzione aldeidica e all’azoto presente nel ciclo è responsabile dell’attività catalitica del cofattore. Gli atomi dell’anello oltre al gruppo aldeidico sono ibridati sp2 e pertanto giacciono sulla stesso piano. Ciascuno di tali atomi ha un elettrone p perpendicolare al piano della molecola. Esso è messo in comune con quello degli altri atomi con conseguente formazione di un sistema risonante su 8 atomi.

Reazioni del piridossalfosfato

Il piridossalfosfato partecipa a numerose reazioni quali la decarbossilazione, la racemizzazione, la transaminazione, β-eliminazione o sostituzione e a modifiche di catene laterali di amminoacidi. Il piridossalfosfato, forma attiva della vitamina B6 è quindi un catalizzatore versatile che agisce quale coenzima in numerose reazioni.

Il coenzima piridossalfosfato è introdotto nell’organismo sotto forma di piridossina (vitamina B6) che per successiva fosforilazione e ossidazione si trasforma in piridossalfosfato. Consideriamo le modalità di azione del piridossalfosfato.

Il gruppo fosfato è usato per la sua attrazione con l’apoenzima coordinando uno ione avente due cariche positive come lo ione Mg2+ o con un amminoacido carico positivamente come l’arginina. L’anello è protonato a pH fisiologico. Il gruppo amminico di un amminoacido attacca quindi il gruppo aldeidico per formare un’immina. Il gruppo –OH agisce come catalizzatore acido-base per protonare l’immina ed inoltre forma legami a ponte di idrogeno.

L’α-amminoacido che è il substrato dell’enzima forma una nuova base di Schiff tramite il gruppo amminico. L’immina agisce quale stabilizzatore di carbanioni fenomeno che aiuta la scissione dei legami  dell’α-carbonio dell’amminoacido.

meccanismo di azione

Tra le molteplici reazioni in cui è coinvolto il piridossalfosfato riveste una particolare importanza la transaminazione che è la prima tappa del catabolismo degli amminoacidi.

Per transaminazione si intende il trasferimento di un gruppo amminico da un α-amminoacido a un α-chetoacido con formazione di un nuovo α-amminoacido e di  un nuovo α-chetoacido. Ad eccezione di lisina, treonina, prolina e idrossiprolina tutti gli amminoacidi possono essere transaminati. Tali reazioni sono reversibili e catalizzate dalla transaminasi in presenza del piridossalfosfato quale coenzima che agisce quale trasportatore di gruppi amminici in quanto esso accetta il gruppo amminico dall’amminoacido per formare un piridossamina fosfato che a sua volta dà il gruppo amminico al chetoacido.

transaminazione
transaminazione

 

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