Jednotlivec biotín-závislé karboxylázy - pyruvát, propionyl-CoA, 3-metylkrotonyl-CoA a acetyl-CoA karboxyláza - sú nevyhnutné pre glukoneogenézu, syntézu mastných kyselín a odbúravanie aminokyselín. Proteolytická degradácia týchto holokarboxyláz v gastrointestinálnom trakte produkuje biotín- obsahujúce peptidy, vrátane významného biocytínu. To sa následne prevedie späť na biotín enzýmom biotinidáza, ktorý je prítomný takmer vo všetkých tkanivách a štiepi sa lyzín alebo lysil peptid. Je schopný viazať individuálny biotín molekuly na históny (proteíny okolo ktorého je zabalená DNA) alebo ich odštiepiť od histónov. Týmto spôsobom sa predpokladá, že biotín transferáza môže ovplyvňovať chromatín štruktúra (vláknové lešenie DNA), oprava DNA a gen výraz. Nedostatok biotinidázy - autozomálne recesívne dedičná vrodená chyba, extrémne zriedkavý - vedie k neschopnosti extrahovať biotín z biocytínu. Z dôvodu zvýšenej potreby biotínu sú postihnuté deti závislé od prísunu farmakologického množstva voľného biotínu. Biotín sa absorbuje hlavne v proximálnej časti tela tenké črevo. Z dôvodu vlastnej syntézy v dvojbodka mikroorganizmami produkujúcimi biotín denné vylučovanie biotínu a jeho metabolitov močom a stolicou presahuje množstvo dodávané s jedlom.
Koenzým v karboxylačných reakciách
Základnou funkciou biotínu je pôsobiť ako kofaktor alebo protetická skupina štyroch karboxyláz, ktoré katalyzujú väzbu anorganickej karboxylovej skupiny (bikarbonát - CO2) kyseliny. Vitamín B sa tak podieľa na niekoľkých základných metabolických procesoch všetkých skupín výživných a životne dôležitých látok poskytujúcich energiu. Biotín je súčasťou nasledujúcich reakcií karboxylázy:
- Pyruvát karboxyláza - dôležitá zložka tak v glukoneogenéze, ako aj v syntéze mastných kyselín (lipogenéza).
- Propionyl-CoA karboxyláza - nevyhnutná pre glukóza syntéza a tým aj na dodávku energie.
- 3-Metylkrotonyl-CoA karboxyláza - nevyhnutná pre odbúravanie esenciálne aminokyseliny (leucín katabolizmus).
- Acetyl-CoA karboxyláza - dôležitá zložka pri syntéze mastných kyselín.
Pyruvát karboxylázaPyruvátkarboxyláza sa nachádza v mitochondrie, „elektrárne“ článkov. Tam je enzým zodpovedný za karboxyláciu pyruvátu na oxaloacetát. Oxaloacetát je východiskovou látkou, a teda základnou zložkou glukoneogenézy. Tvorba nových glukóza sa odohráva predovšetkým v pečeň a obličky, a preto sa najvyššie aktivity pyruvátkarboxylázy nachádzajú v týchto dvoch orgánoch. Preto pyruvátkarboxyláza slúži ako kľúčový enzým pri novej tvorbe glukóza a podieľa sa na regulácii krv hladiny glukózy. Glukóza je najdôležitejším dodávateľom energie pre organizmus. Najmä erytrocyty (červená krv bunky), mozoga obličková dreň sa spoliehajú na energiu z glukózy. Po glykolýze sa metabolizmus acetyl-CoA vytvára v mitochondrie oxidačnou dekarboxyláciou (štiepením karboxylovej skupiny) pyruvátu. Toto „sa aktivovalo octová kyselina“(Zvyšok kyseliny octovej viazaný na koenzým) predstavuje začiatok citrátovej cyklózy v mitochondrie a teda východiskový materiál pre biosyntézu tukov. Aby mohol prejsť cez mitochondriálnu membránu, musí sa acetyl-CoA previesť na citrát (soľ kyseliny octovej) kyselina citrónová), ktorý je priepustný pre membránu. Túto reakciu umožňuje citrát syntetáza, pretože enzým v dôsledku degradácie acetyl-CoA prevedie acetylový zvyšok na oxaloacetát - kondenzáciu oxaloacetátu za vzniku citrátu. Tento reakčný krok citrátového cyklu uvoľňuje energiu na jednej strane vo forme GTP (ako ATP „univerzálny energetický grant“ bunky) a na druhej strane vo forme redukčných ekvivalentov (NADH + H + a FADH2). Posledne uvedené sa následne používajú v dýchacom reťazci na tvorbu ďalšieho ATP molekuly, čo je hlavný energetický zisk v bunkovom dýchaní. Po prechode citrátu z mitochondrie na cytosol sa pomocou citrát-lyázy prevedie späť na acetyl-CoA. Aby sa udržala normálna aktivita citrát-cyklázu, musí sa oxaloacetát nepretržite vyrábať z pyruvátu pyruvátkarboxylázou, ktorá zase je nevyhnutný pre tvorbu citrátu. Nakoniec môže acetyl-CoA vstúpiť do cytosolu iba vo forme soli kyselina citrónová na zahájenie syntézy mastných kyselín. Zdá sa, že pyruvátkarboxyláza hrá zásadnú úlohu ako kofaktor pri mozog dozrievanie vďaka svojej základnej funkcii pri syntéze mastných kyselín (poskytuje oxaloacetát na premenu acetyl-CoA na citrát) a pri syntéze neurotransmiter acetylcholín. Ďalej je oxaloacetát potrebný na syntézu aspartátu de novo, excitačného (energizujúceho) neurotransmiter. Propionyl-CoA karboxyláza Propionyl-CoA karboxyláza je kľúčový enzým lokalizovaný v mitochondriách pri katalýze metylmalonyl-CoA z propionyl-CoA. V ľudských tkanivách vzniká kyselina propiónová oxidáciou nepárnych mastné kyseliny, degradácia určitých aminokyseliny - metionín, izoleucín a valín - a výroba mikroorganizmami zažívacieho traktu. Metylmalonyl-CoA sa ďalej degraduje na sukcinyl-CoA a oxaloacetát. Výsledkom oxaloacetátu je buď glukóza, alebo uhlík oxid (CO2) a voda (H2). Preto je propionyl-CoA karboxyláza dôležitou súčasťou syntézy glukózy, ako aj dodávky energie. 3-Metylkrotonyl-CoA karboxyláza 3-metylkrotonyl-CoA karboxyláza je tiež mitochondriálny enzým. Je zodpovedný za premenu 3-metylkrotonyl-CoA na 3-metylglutakonyl-CoA, ktorý hrá úlohu pri degradácii leucín. 3-Metylglutaconyl-CoA a 2-hydroxy-3-metylglutaryl-CoA sa následne prevedú na acetoacetát a acetyl-CoA. Posledný uvedený je podstatnou súčasťou citrátového cyklu. 3-Metylkrotonyl-CoA sa môže odbúravať nezávisle od biotínu na tri ďalšie zlúčeniny, ktoré sa podľa toho častejšie vyrábajú v prípade nedostatku biotínu. Acetyl-CoA karboxyláza Acetyl-CoA karboxyláza sa nachádza v mitochondriách aj cytosóle. Enzým uľahčuje cytosol-lokalizovanú, ATP-závislú karboxyláciu acetyl-CoA na malonyl-CoA. Táto reakcia predstavuje začiatok syntézy mastných kyselín. Premenou polynenasýtených s dlhým reťazcom mastné kyseliny predĺžením reťazca je malonyl-CoA dôležitý pre tvorbu prekurzorov prostaglandínov. prostaglandíny patrí do skupiny eikosanoidy (okysličené deriváty polynenasýtených mastné kyseliny), ktoré ovplyvňujú funkciu a svalstvo hladkého svalstva maternice.
Ďalšie účinky:
- Vplyv na expresiu génov nezávislých od biotínu enzýmy.
- Vplyv na rast a údržbu krv bunky, mazové žľazy a nervové tkanivo.
- Vplyv na imunitnú reakciu - doplnením biotínu 750 µg / deň po dobu 14 dní a 2 mg / deň po dobu 21 dní, v uvedenom poradí, došlo k zvýšeniu expresie génov pre interleukín-1ß a interferónu-y a zníženiu expresie génu pre interleukín-4 v krvných bunkách; okrem toho bolo ovplyvnené uvoľňovanie rôznych interleukínov
- Dopĺňanie biotínu viedlo v niekoľkých štúdiách k zlepšeniu textúry pokožky
- denná správa Zistilo sa, že 2.5 mg biotínu po dobu 6 mesiacov zahusťuje a zlepšuje štruktúru nechtov
