Biotin - DocCheck Flexikon

Biotin fungiert im Organismus als prosthetische Gruppe von Carboxylasen, die nicht Vitamin-K-abhängig sind. Hierbei dient es der transienten Bindung einer Carboxylgruppe vor Übertragung auf das Zielmolekül. Zu den Carboxylierungen zählen folgende Reaktionen:

• Acetyl-CoA zu Malonyl-CoA (vermittelt durch die Acetyl-CoA-Carboxylase im Rahmen der Synthese von Palmitinsäure und weiteren Fettsäuren)
• Pyruvat zu Oxalacetat (katalysiert durch die Pyruvatcarboxylase im Rahmen der Glukoneogenese)
• Propionyl-CoA zu Methylmalonyl-CoA (Propionyl-CoA ist das Endprodukt ungeradzahliger Fettsäuren und entsteht auch beim Abbau von Valin, Isoleucin, Methionin, Threonin; die Umwandlung zu Methylmalonyl-CoA ist der erste von drei Schritten bis hin zum Succinyl-CoA, das im Citratzyklus weiterverarbeitet wird; die Reaktion wird durch die Propionyl-CoA-Carboxylase katalysiert)
• 3-Methylcrotonyl-CoA zu 3-Methylglutaconyl-CoA (vermittelt durch die 3-Methylcrotonyl-CoA-Carboxylase während des Leucinabbaus)

In seiner Funktion als prosthetische Gruppe ist Biotin üblicherweise kovalent an das jeweilige Enzym gebunden: Biotin bildet mit seiner Carboxylgruppe und der ε-Aminogruppe eines Lysinrestes des Enzyms eine Amidbindung aus und formt so einen Biotin-Enzym-Komplex. Diese Reaktion wird durch die Holocarboxylase-Synthetase (HLCS) katalysiert. Um CO2 zu binden, muss dieses zuvor unter ATP-Verbrauch aktiviert werden, so dass Carboxyphosphat entsteht. Dieses geht anschließend eine kovalente Bindung mit einem Stickstoffatom des Imidazolrings von Biotin ein, so dass als Intermediat ein Carboxybiotin-Enzym-Komplex entsteht. Als letzter Schritt wird nun die aktivierte Carboxylgruppe auf das Substrat übertragen. Um Biotin wiederzuverwerten, spaltet die Biotinidase den Biotin-Enzym-Komplex.

Weiterhin spielt Biotin eine Rolle bei der Desaminierung der Aminosäuren Asparaginsäure, Serin und Threonin, bei der Citrullinbildung im Harnstoffzyklus, der Purinsynthese und der oxidativen Phosphorylierung. Darüber hinaus scheint Biotin vielfältig an der Regulation der Genexpression beteiligt zu sein, z.B. durch Veränderung der Chromatinstruktur durch Biotinylierung von Histonen.