Pirofosfato de tiamina

O pirofosfato de tiamina tamén chamada tiamina pirofosfato, (abreviado como TPP), ou tiamina difosfato (ThDP) é un derivado da vitamina B₁ ou tiamina que funciona como coencima e está presente en todos os seres vivos. Nos tecidos animais a tiamina está presente na súa maior parte en forma de pirofosfato de tiamina ^[1]. O TPP descubriuse inicialmente como un nutriente esencial (vitamina) nos seres humanos debido á súa relación coa doenza do sistema nervioso periférico beriberi, que se orixina por unha deficiencia de tiamina na dieta.^[2]

Pirofosfato de tiamina.
Nome IUPAC = 2-[3-[(4-amino-2-metilpirimidin-5-il)metil]-4-metil-1,3-tiazol-3-io-5-il]etil fosfono hidróxeno fosfato.

O pirofosfato de tiamina funciona como coencima en moitas reaccións encimáticas de importantes rutas metabólicas, como as catalizadas polos encimas seguintes:

• Complexo da piruvato deshidroxenase (na descarboxilación do piruvato)^[3]
• Complexo da piruvato descarboxilase (na fermentación alcohólica)
• Complexo da alfa-cetoglutarato deshidroxenase (no ciclo de Krebs)
• Complexo da aminoácido de cadea ramificada deshidroxenase (degrada aminoácidos de cadea ramificada como a valina, leucina e isoleucina).
• Transcetolase (na vía da pentosa fosfato)
• 2-hidroxifitanoíl-CoA liase (encima peroxisómico que oxida certos ácidos graxos ramificados consumidos na dieta).

O TPP funciona basicamente transferindo grupos aldehido. O TPP está fortemente unido ao encima na transcetolase ou na piruvato descarboxilase formando un grupo prostético, pero a súa unión é menos forte na piruvato deshidroxenase.

Propiedades químicas

A forma carbanión do TPP.

Quimicamente o pirofosfato de tiamina consta dun anel de pirimidina unido a un anel de tiazol, que á súa vez está unido a un grupo funcional pirofosfato (difosfato).

A parte da molécula de TPP que está normalmente implicada nas reaccións é o anel tiazol, que contén nitróxeno e xofre. Por tanto, o anel tiazol é a "porción reactiva" da molécula. O carbono 2 deste anel ten a capacidade de actuar como ácido cedendo o seu protón e formando un carbanión. Normalmente, as reaccións que forman carbanións son moi desfavorables, pero a carga positiva do nitróxeno tetravalente que está adxacente ao carbanión estabiliza a carga negativa, facendo que a reacción sexa máis favorable. Os compostos que teñen cargas positivas e negativas en átomos adxacentes chámanse iluros (a diferenza dos zwitterións que as teñen en átomos non adxacentes), polo que a forma carbanión do TPP se denomina "forma iluro".^[2][4]

Modo de reacción

Pasos dunha reacción catalizada polo TPP.

En varias reaccións entre as que están as da piruvato descarboxilase, alfa-cetoglutarato deshidroxenase, e transcetolase, o TPP cataliza a escisión reversible dun substrato nun enlace carbono-carbono que conecta un grupo carbonilo a un grupo reactivo adxacente (xeralmente un ácido carboxílico ou un alcohol). Isto realízase en catro pasos básicos:

1. O carbanión do TPP iluro realiza un ataque nucleofílico ao grupo carbonilo do substrato. Isto forma un enlace simple entre o TPP e o substrato.
2. Rompe o enlace diana do substrato, e os seus electróns son impulsados cara ao TPP. Isto crea un enlace dobre entre o carbono do substrato e o carbono do TPP e impulsa os electróns do dobre enlace N-C do TPP completamente sobre o átomo de nitróxeno, reducindoo de positivo a neutro.
3. No esencial este paso é o inverso do segundo paso, os electróns son impulsados na dirección oposta formando un novo enlace entre o carbono do substrato e outro átomo. No caso das descarboxilases, isto crea un novo enlace carbono-hidróxeno. No caso das transcetolases, este ataca unha nova molécula de substrato e forma un novo enlace carbono-carbono.
4. No esencial este paso é o inverso do primeiro paso, o enlace TPP-substrato rompe, volvéndose a formar o TPP iluro e o carbonilo do substrato.

• 
  O anel tiazol do TPP pode desprotonarse en C2 converténdose nun iluro.
• 
  Molécula completa do TPP. A frecha indica o protón ácido.

Notas

1. Lehninger A. Principios de Bioquímica (1988). Omega. Páxina 253. ISBN 84-282-0738-0
2. Pavia, Donald L., Gary M. Lampman, George S. Kritz, Randall G. Engel (2006). Thomson Brooks/Cole, ed. Introduction to Organic Laboratory Techniques (4th Ed.). pp. 304–5. ISBN 978-0-495-28069-9.
3. "PDBs for Biochemistry". Georgia State University. Consultado o 18 de outubro de 2011.
4. Voet Donald, Judith Voet, Charlotte Pratt (2008). John Wiley & Sons Inc, ed. Fundamentals of Biochemistry. p. 508. ISBN 978-0470-12930-2.

Ligazóns externas

• UIC.edu