تخليق الكوبالامين (فيتامين B12)

تخليق الكوبالامين هو العملية الحيوية التي تقوم من خلالها البكتيريا والأركيا (العتائق) بإنتاج الكوبالامين، المعروف باسم فيتامين B12. تتضمن هذه العملية سلسلة معقدة من الخطوات التي تحول حمض الأمينوليفولينيك عبر يوروبورفيرينوجين III وحمض أدينوسيل كوبيريك إلى الأشكال النهائية التي تستخدمها الإنزيمات في الكائنات المنتجة وفي الأنواع الأخرى، بما في ذلك البشر الذين يحصلون عليه من خلال نظامهم الغذائي.

المسارات التخليقية الرئيسية

تتميز المسارات التخليقية الرئيسية باختلاف توقيت إدخال عنصر الكوبالت في الموقع التحفيزي للإنزيم المساعد، وما إذا كانت العملية تتطلب وجود الأكسجين:

• المسار الهوائي: يتطلب الأكسجين ويتم إدخال الكوبالت في مرحلة متأخرة من المسار. يوجد هذا المسار في بكتيريا مثل Pseudomonas denitrificans و Rhodobacter capsulatus.
• المسار اللاهوائي: يكون إدخال الكوبالت هو الخطوة الأولى الملتزمة نحو تخليق الكوبالامين. يوجد هذا المسار في بكتيريا مثل Salmonella typhimurium و Bacillus megaterium.

في كلتا الحالتين، تكون الحلقة الكبيرة التي تشكل معقداً تناسقياً مع أيون الكوبالت هي حلقة الكورين، وتحديداً تلك التي تحتوي على سبع مجموعات كربوكسيلات تسمى حمض الكوبيرينيك. لاحقاً، تتشكل مجموعات أميد على جميع الكربوكسيلات باستثناء واحدة، مما ينتج حمض الكوبيريك، ثم يتم ربط الكوبالت بمجموعة أدينوسيل.

ما هو الكوبالامين؟

يعتبر الكوبالامين (فيتامين B12) أكبر وأكثر الفيتامينات تعقيداً من الناحية الهيكلية. يتكون من رباعي بيرول معدل (كورين) مع أيون كوبالت مخلبي في المركز. يوجد عادة في شكلين نشطين بيولوجياً: ميثيل كوبالامين وأدينوسيل كوبالامين.

تمتلك معظم بدائيات النوى والحيوانات إنزيمات تعتمد على الكوبالامين كعامل مساعد، بينما لا تستخدمه النباتات والفطريات. في البشر، يلعب أدواراً أساسية في استقلاب الفولات وفي تخليق السكسينيل-كو أ (succinyl-CoA)، وهو وسيط في دورة حمض الستريك.

تفاصيل خطوات التخليق

من حمض الأمينوليفولينيك إلى يوروبورفيرينوجين III

في الخطوات المبكرة، يتم إنشاء إطار هيكلي رباعي البيرول بواسطة إنزيمات الديميناز والكوسينثيتيز، والتي تحول حمض الأمينوليفولينيك عبر بورفوبيلينوجين وهيدروكسي ميثيل بيلان إلى يوروبورفيرينوجين III. يعد هذا الأخير أول وسيط حلقي مشترك بين الهيم، والكلوروفيل، والسيروهيم، والكوبالامين نفسه.

من يوروبورفيرينوجين III إلى حمض الكوبيرينيك (في الكائنات الهوائية)

ينحرف تخليق الكوبالامين عن تخليق الهيم والكلوروفيل عند مرحلة يوروبورفيرينوجين III. تتضمن عملية التحول إضافة متسلسلة لمجموعات الميثيل (CH3) لإنتاج وسائط تحمل أسماءً تتبع عدد المجموعات المدمجة (مثل بريكورين-1، بريكورين-2، وهكذا). يتم دمج ثماني مجموعات ميثيل إضافية في حمض الكوبيريك، وهي عملية تم تحديد تسلسلها بدقة باستخدام سلالات معدلة وراثياً من بكتيريا Pseudomonas denitrificans.

مسار الإنقاذ (Salvage Pathway)

يوجد نوع آخر من التخليق يحدث عبر مسار الإنقاذ، حيث يتم امتصاص الكورينويدات الخارجية لتحويلها إلى B12. هناك العديد من الأجناس البكتيرية القادرة على تخليق الكوبالامين، بما في ذلك Propionibacterium و Bacillus و Salmonella و Streptococcus.