Индивидът биотин-зависими карбоксилази - пируват, пропионил-КоА, 3-метилкротонил-КоА и ацетил-КоА карбоксилаза - са от съществено значение съответно за глюконеогенезата, синтеза на мастни киселини и разграждането на аминокиселините. Протеолитичното разграждане на тези холокарбоксилази в стомашно-чревния тракт води биотин-съдържащи пептиди, включително значителния биоцитин. Това впоследствие се преобразува обратно в биотин от ензима биотинидаза, който присъства в почти всички тъкани и се разделя лизин или лизилов пептид. Той е в състояние да свързва отделен биотин молекули до хистони (протеини около които е увита ДНК) или да ги отцепи от хистоните. По този начин се смята, че биотин трансферазата може да повлияе хроматин структура (скеле на нишка на ДНК), възстановяване на ДНК и ген израз. Недостигът на биотинидаза - автозомно-рецесивен наследствен вроден дефект, изключително рядък - води до невъзможност за извличане на биотин от биоцитин. Поради повишената нужда от биотин, засегнатите деца зависят от предлагането на фармакологични количества свободен биотин. Биотинът се абсорбира главно в проксималната част тънко черво. Поради самосинтеза в двоеточие от микроорганизмите, произвеждащи биотин, ежедневната екскреция на биотин и неговите метаболити в урината и изпражненията надвишава количеството, доставено с храна.
Коензим в реакциите на карбоксилиране
Основната функция на биотина е да действа като кофактор или протезна група от четири карбоксилази, които катализират свързването на неорганична карбоксилна група (бикарбонат - CO2) киселини. По този начин витамин В участва в няколко основни метаболитни процеса на всички енергийно осигуряващи групи хранителни вещества и жизненоважни вещества. Биотинът е компонент на следните карбоксилазни реакции:
- Пируват карбоксилаза - важен компонент както в глюконеогенезата, така и в синтеза на мастни киселини (липогенеза).
- Пропионил-КоА карбоксилаза - от съществено значение за гликоза синтез и по този начин за снабдяване с енергия.
- 3-метилкротонил-КоА карбоксилаза - съществена за разграждането на незаменими аминокиселини (левцин катаболизъм).
- Ацетил-КоА карбоксилаза - важен компонент в синтеза на мастни киселини.
Пируват карбоксилаза Пируват карбоксилазата се намира в митохондрии, „електроцентралите“ на клетките. Там ензимът е отговорен за карбоксилирането на пирувата до оксалоацетат. Оксалоацетатът е изходният материал и следователно основен компонент на глюконеогенезата. Образуването на нови гликоза се провежда предимно в черен дроб и бъбреците и съответно най-високите активности на пируват карбоксилазата се откриват в тези два органа. Съответно, пируват карбоксилазата служи като ключов ензим в новата формация на гликоза и участва в регулирането на кръв нива на глюкоза. Глюкозата е най-важният енергиен доставчик на организма. В частност, еритроцити (червен кръв клетки), мозък, и бъбречната медула разчитат на глюкоза за енергия. След гликолиза, метаболитът ацетил-КоА се образува в митохондрии чрез окислително декарбоксилиране (разцепване на карбоксилна група) на пируват. Това „активирано оцетна киселина”(Остатък от оцетна киселина, свързан с коензим) представлява началото на цитратния циклус в митохондрии и по този начин изходният материал за биосинтеза на мазнини. За да премине през митохондриалната мембрана, ацетил-КоА трябва да се превърне в цитрат (сол на лимонена киселина), който е пропусклив за мембраната. Тази реакция е възможна от цитрат синтетаза, тъй като ензимът, в резултат на разграждането на ацетил-КоА, пренася ацетиловия остатък в оксалоацетат - кондензация на оксалоацетат с образуване на цитрат. Тази стъпка на реакция на цитрат цикли освобождава енергия, от една страна под формата на GTP (като ATP „универсална енергийна субсидия“ на клетката), а от друга под формата на редукционни еквиваленти (NADH + H + и FADH2). Последните впоследствие се използват в дихателната верига, за да образуват допълнително АТФ молекули, което е основната енергийна печалба при клетъчно дишане. След преминаване на цитрата от митохондрия в цитозол, той се превръща обратно в ацетил-КоА с помощта на цитратна лиаза. За да се поддържа нормалната активност на цитрата циклюс, оксалоацетатът трябва непрекъснато да се произвежда от пируват чрез пируват карбоксилаза, който от своя страна е необходим за образуването на цитрат. И накрая, ацетил-КоА може да влезе само в цитозола под формата на солта на лимонена киселина за да инициира синтеза на мастни киселини. Пируват карбоксилазата изглежда играе решаваща роля като кофактор в мозък зреене поради неговата съществена функция при синтеза на мастни киселини (осигуряване на оксалоацетат за превръщане на ацетил-КоА в цитрат) и при синтеза на невротрансмитер ацетилхолин. Освен това, оксалоацетатът е необходим за de novo синтеза на аспартат, възбуждащ (енергизиращ) невротрансмитер. Пропионил-КоА карбоксилаза Пропионил-КоА карбоксилазата е ключов ензим, локализиран в митохондриите при катализа на метилмалонил-КоА от пропионил-КоА. В човешките тъкани пропионовата киселина е резултат от окисляването на нечетно число мастни киселини, влошаването на определени аминокиселини - метионин, изолевцин и валин - и производство от микроорганизми на стомашно-чревния тракт. Метилмалонил-КоА се разгражда допълнително до сукцинил-КоА и оксалоацетат. Оксалоацетатът води или до глюкоза, или въглероден диоксид (CO2) и вода (H2O). Съответно, пропионил-КоА карбоксилазата е важен компонент на синтеза на глюкоза, както и на снабдяването с енергия. 3-метилкротонил-КоА карбоксилазата 3-метилкротонил-СоА карбоксилазата също е митохондриален ензим. Той е отговорен за превръщането на 3-метилкротонил-КоА в 3-метилглутаконил-КоА, което играе роля в разграждането на левцин. 3-Метилглутаконил-КоА и 2-хидрокси-3-метилглутарил-КоА впоследствие се превръщат в ацетоацетат и ацетил-КоА. Последният е съществен компонент на цитрат цикла. 3-метилкротонил-КоА може да се разгради независимо от биотин в три други съединения, които съответно се получават по-често в случай на недостиг на биотин. Ацетил-КоА карбоксилаза Ацетил-КоА карбоксилазата се намира както в митохондриите, така и в цитозола. Ензимът улеснява локализираното в цитозола, АТР-зависимо карбоксилиране на ацетил-КоА до малонил-КоА. Тази реакция представлява началото на синтеза на мастни киселини. Чрез преобразуване на полиненаситени дълговерижни мастни киселини чрез удължаване на веригата, малонил-КоА е важен за образуването на предшественици на простагландини. Простагландините принадлежат към групата на ейкозаноиди (кислородни производни на полиненаситени мастни киселини), които засягат функцията на гладката мускулатура на матката и мускулатурата.
Други ефекти:
- Влияние върху експресията на гени, които не са зависими от биотин ензими.
- Влияние върху растежа и поддържането на кръв клетки, мастните жлези и нервна тъкан.
- Влияние върху имунния отговор - чрез добавяне на биотин от 750 µg / ден в продължение на 14 дни и 2 mg / ден в продължение на 21 дни, съответно има повишена експресия на гените за интерлевкин-1ß и интерферон-y и намалена експресия на гена за интерлевкин-4 в кръвните клетки; освен това се повлиява освобождаването на различни интерлевкини
- Добавките с биотин доведоха до подобряване на текстурата на кожата в доста проучвания
- ежедневно администрация от 2.5 mg биотин за 6 месеца беше установено, че удебелява и подобрява структурата на ноктите
