Posameznik biotin-odvisne karboksilaze - piruvat, propionil-CoA, 3-metilkrotonil-CoA in acetil-CoA karboksilaza - so bistvenega pomena za glukoneogenezo, sintezo maščobnih kislin in razgradnjo aminokislin. Proteolitična razgradnja teh holokarboksilaz v prebavilih povzroči biotin- vsebujejo peptide, vključno s pomembnim biocitinom. Ta se nato pretvori nazaj v biotin z encimom biotinidaza, ki je prisoten v skoraj vseh tkivih in se razcepi lizin ali lizil peptid. Je sposoben vezati posamezni biotin molekule na histone (beljakovin okoli katerih je ovita DNK) ali jih odcepiti od histonov. Na ta način naj bi biotin transferaza lahko vplivala kromatin struktura (oder niti DNA), popravilo DNA in gen izraz. Pomanjkanje biotinidaze - avtosomno recesivno podedovana prirojena napaka, izjemno redka - vodi do nezmožnosti pridobivanja biotina iz biocitina. Zaradi povečane potrebe po biotinu so prizadeti otroci odvisni od zaloge farmakoloških količin prostega biotina. Biotin se v glavnem absorbira v bližnji okolici Tanko črevo. Zaradi samosinteze v debelo črevo mikroorganizmi, ki proizvajajo biotin, dnevno izločanje biotina in njegovih presnovkov v urin in iztrebke presega količino, dobavljeno s hrano.
Koencim v reakcijah karboksilacije
Bistvena funkcija biotina je, da deluje kot kofaktor ali protetična skupina štirih karboksilaz, ki katalizirajo vezavo anorganske skupine karboksilne skupine (bikarbonat - CO2) kisline. Vitamin B tako sodeluje v več bistvenih presnovnih procesih vseh skupin hranilnih snovi in vitalnih snovi, ki zagotavljajo energijo. Biotin je sestavni del naslednjih reakcij karboksilaze:
- piruvat karboksilaza - pomembna sestavina tako glukoneogeneze kot sinteze maščobnih kislin (lipogeneza).
- Propionil-CoA karboksilaza - bistvena za glukoze sintezo in s tem za oskrbo z energijo.
- 3-metilkrotonil-CoA karboksilaza - bistvenega pomena za razgradnjo esencialne aminokisline (levcin katabolizem).
- Acetil-CoA karboksilaza - pomembna sestavina v sintezi maščobnih kislin.
piruvat karboksilaza Piruvatna karboksilaza se nahaja v mitohondriji, "elektrarne" celic. Tam je encim odgovoren za karboksilacijo piruvata v oksaloacetat. Oksaloacetat je izhodna snov in s tem bistvena sestavina glukoneogeneze. Oblikovanje novega glukoze poteka predvsem v jetra in ledvicah, zato sta v teh dveh organih najvišje aktivnosti piruvat karboksilaze. V skladu s tem piruvat karboksilaza služi kot ključni encim v novi tvorbi glukoze in je vključen v ureditev kri ravni glukoze. Glukoza je najpomembnejši dobavitelj energije v organizmu. Še posebej, eritrocitov (rdeča kri celice), možganovin ledvična medula se za energijo zanašajo na glukozo. Po glikolizi se v presnovku tvori presnovek acetil-CoA mitohondriji z oksidativnim dekarboksilacijo (cepitev karboksilne skupine) piruvata. To je »aktivirano ocetna kislina"(Ostanek ocetne kisline, vezan na koencim), predstavlja začetek citratnega ciklusa v mitohondriji in s tem izhodiščno snov za biosintezo maščob. Za prehod skozi mitohondrijsko membrano je treba acetil-CoA pretvoriti v citrat (sol citronska kislina), ki je prepustna za membrano. To reakcijo omogoča citrat sintetaza, saj encim kot rezultat razgradnje acetil-CoA prenese acetilni ostanek v oksaloacetat - kondenzacija oksaloacetata s tvorbo citrata. Ta reakcijski korak citratnega ciklusa sprošča energijo na eni strani v obliki GTP (kot ATP "univerzalna energijska podpora" celice) in na drugi strani v obliki ekvivalentov redukcije (NADH + H + in FADH2). Slednji se nato uporabljajo v dihalni verigi, da tvorijo nadaljnji ATP molekule, ki je glavni dobiček energije pri celičnem dihanju. Ko citrat preide iz mitohondriona v citosol, se s pomočjo citratne liaze pretvori nazaj v acetil-CoA. je potreben za tvorbo citrata. Končno lahko acetil-CoA vstopi v citosol le v obliki soli citronska kislina za sprožitev sinteze maščobnih kislin. Zdi se, da ima piruvat karboksilaza ključno vlogo kot kofaktor v možganov zorenje zaradi njegove bistvene funkcije pri sintezi maščobnih kislin (zagotavljanje oksaloacetata za pretvorbo acetil-CoA v citrat) in pri sintezi nevrotransmiter acetilholin. Poleg tega je oksaloacetat potreben za novo sintezo aspartata, vzbujevalnega (energizirajočega) nevrotransmiter. Propionil-CoA karboksilaza Propionil-CoA karboksilaza je ključni encim, lokaliziran v mitohondrijih pri katalizi metilmalonil-CoA iz propionil-CoA. V človeških tkivih je propionska kislina posledica oksidacije lihih števil maščobne kisline, poslabšanje nekaterih aminokisline - metionin, izolevcin in valin - in tvorba mikroorganizmov v prebavilih. Metilmalonil-CoA se nadalje razgradi v sukcinil-CoA in oksaloacetat. Rezultat oksaloacetata je glukoza ali ogljika dioksid (CO2) in voda (H2O). Skladno s tem je propionil-CoA karboksilaza pomembna sestavina sinteze glukoze in oskrbe z energijo. 3-metilkrotonil-CoA karboksilaza 3-metilkrotonil-CoA karboksilaza je tudi mitohondrijski encim. Odgovoren je za pretvorbo 3-metilkrotonil-CoA v 3-metilglutakonil-CoA, ki ima pomembno vlogo pri razgradnji levcin. 3-metilglutakonil-CoA in 2-hidroksi-3-metilglutaril-CoA se nato pretvorita v acetoacetat in acetil-CoA. Slednje je bistvena sestavina citratnega ciklusa. 3-metilkrotonil-CoA se lahko razgradi neodvisno od biotina v tri druge spojine, ki se zato v primeru pomanjkanja biotina pogosteje proizvajajo. Acetil-CoA karboksilaza Acetil-CoA karboksilaza se nahaja tako v mitohondrijih kot v citozolu. Encim olajša karboksilacijo acetil-CoA v malonil-CoA, lokalizirano s citozolom, od ATP. Ta reakcija predstavlja začetek sinteze maščobnih kislin. S pretvorbo dolgoverižne polinenasičene maščobne kisline z raztezkom verige je malonil-CoA pomemben za tvorbo predhodnikov prostaglandinov. Prostaglandini spadajo v skupino eikosanoidi (kisikovi derivati polinenasičenih maščobne kisline), ki vplivajo na delovanje gladkih mišic maternice in muskulaturo.
Drugi učinki:
- Vpliv na ekspresijo genov, ki niso odvisni od biotina encimi.
- Vpliv na rast in vzdrževanje kri celice, lojnice in živčnega tkiva.
- Vpliv na imunski odziv - z dodajanjem biotina 750 µg / dan 14 dni oziroma 2 mg / dan 21 dni je prišlo do povečane ekspresije genov za interlevkin-1ß in interferona-y ter zmanjšane ekspresije gena za interlevkin-4 v krvnih celicah; poleg tega je vplival na sproščanje različnih interlevkinov
- Dodatek biotina je v kar nekaj študijah privedel do izboljšanja teksture kože
- dnevni uprava 2.5 mg biotina za 6 mesecev je ugotovilo, da se zgosti in izboljša strukturo nohtov
