Pojedinac biotin-zavisne karboksilaze - piruvat, propionil-CoA, 3-metilkrotonil-CoA i acetil-CoA karboksilaza - bitni su za glukoneogenezu, sintezu masnih kiselina i razgradnju aminokiselina. Proteolitička razgradnja ovih holokarboksilaza u gastrointestinalnom traktu stvara biotinkoji sadrže peptide, uključujući značajni biocitin. To se naknadno pretvara u biotin enzimom biotinidaza, koji je prisutan u gotovo svim tkivima i cijepa se lizin ili lizil peptid. U stanju je vezati pojedinačni biotin molekule na histone (proteini oko koje je omotana DNK) ili da ih odcijepe od histona. Na taj se način smatra da biotin transferaza može utjecati kromatina struktura (DNA nitna skela), popravak DNA i gen izraz. Nedostatak biotinidaze - autosomno recesivno nasljedni urođeni defekt, izuzetno rijedak - dovodi do nemogućnosti ekstrakcije biotina iz biocitina. Zbog povećane potrebe za biotinom, pogođena djeca ovise o opskrbi farmakološkim količinama slobodnog biotina. Biotin se uglavnom apsorbira u proksimalnom dijelu tankog crijeva. Zbog samosinteze u debelo crijevo mikroorganizmima koji proizvode biotin, dnevno izlučivanje biotina i njegovih metabolita u mokraću i izmet prelazi količinu opskrbljenu hranom.
Koenzim u reakcijama karboksilacije
Bitna funkcija biotina je da djeluje kao kofaktor ili protetska skupina od četiri karboksilaze koje kataliziraju vezanje anorganske karboksilne skupine (bikarbonat - CO2) kiseline. Vitamin B je stoga uključen u nekoliko bitnih metaboličkih procesa svih hranjivih i vitalnih skupina koje daju energiju. Biotin je komponenta sljedećih reakcija karboksilaze:
- Piruvat karboksilaza - važna komponenta i u glukoneogenezi i u sintezi masnih kiselina (lipogeneza).
- Propionil-CoA karboksilaza - bitna za glukoza sinteza, a time i za opskrbu energijom.
- 3-metilkrotonil-CoA karboksilaza - bitna za razgradnju esencijalnih amino kiselina (leucin katabolizam).
- Acetil-CoA karboksilaza - važna komponenta u sintezi masnih kiselina.
Piruvat karboksilazaPiruvat karboksilaza nalazi se u mitohondriji, "elektrane" stanica. Tamo je enzim odgovoran za karboksilaciju piruvata u oksaloacetat. Oksaloacetat je polazni materijal, a time i bitna komponenta glukoneogeneze. Formiranje novih glukoza odvija se prvenstveno u jetra i bubrega, a sukladno tome najviše aktivnosti piruvat karboksilaze nalaze se u ova dva organa. Sukladno tome, piruvat karboksilaza služi kao ključni enzim u novoj tvorbi glukoza i uključen je u regulaciju krv razina glukoze. Glukoza je najvažniji dobavljač energije u organizmu. Posebno, eritrociti (Crvena krv Stanice), mozak, a bubrežna se medula oslanja na glukozu za dobivanje energije. Nakon glikolize, u metabolitu nastaje metabolit acetil-CoA mitohondriji oksidacijskom dekarboksilacijom (cijepanjem karboksilne skupine) piruvata. Ovo se „aktiviralo octena kiselina”(Ostatak octene kiseline vezan za koenzim) predstavlja početak citratnog ciklusa u mitohondriji a time i polazni materijal za biosintezu masti. Da bi prošao kroz mitohondrijsku membranu, acetil-CoA mora se pretvoriti u citrat (sol limunska kiselina), koji je propusan za membranu. Ovu reakciju omogućuje citrat sintetaza, na taj način što enzim, kao rezultat razgradnje acetil-CoA, prenosi acetilni ostatak u oksaloacetat - kondenzacija oksaloacetata s stvaranjem citrata. Ovaj reakcijski korak citratnog ciklusa oslobađa energiju, s jedne strane u obliku GTP-a (poput ATP-a "univerzalni energetski izvor" stanice), a s druge strane u obliku redukcijskih ekvivalenata (NADH + H + i FADH2). Potonji se potom koriste u respiratornom lancu za stvaranje daljnjeg ATP-a molekule, što je glavni energetski dobitak u staničnom disanju. Nakon što citrat pređe iz mitohondriona u citosol, on se uz pomoć citrat-liaze pretvara natrag u acetil-CoA. Da bi se održala normalna aktivnost citratnog ciklusa, oksaloacetat se mora neprekidno proizvoditi iz piruvata piruvat karboksilazom, koja pak je neophodan za stvaranje citrata. Napokon, acetil-CoA može ući u citosol samo u obliku soli limunska kiselina za pokretanje sinteze masnih kiselina.Čini se da piruvat karboksilaza igra presudnu ulogu kao kofaktor u mozak sazrijevanje zbog svoje bitne funkcije u sintezi masnih kiselina (osiguravajući oksaloacetat da pretvori acetil-CoA u citrat) i u sintezi neurotransmiter acetilkolin. Nadalje, oksaloacetat je potreban za de novo sintezu aspartata, ekscitacijskog (energizirajućeg) neurotransmiter. Propionil-CoA karboksilazaPropionil-CoA karboksilaza je ključni enzim lokaliziran u mitohondrijima u katalizi metilmalonil-CoA iz propionil-CoA. U ljudskim tkivima propionska kiselina nastaje oksidacijom neparnih brojeva masnih kiselina, degradacija određenih aminokiseline - metionina, izoleucin i valin - i proizvodnja mikroorganizama iz gastrointestinalnog trakta. Metilmalonil-CoA se dalje razgrađuje do sukcinil-CoA i oksaloacetata. Oksaloacetat rezultira glukozom ili ugljen dioksid (CO2) i voda (H2O). Sukladno tome, propionil-CoA karboksilaza važna je komponenta sinteze glukoze, kao i opskrba energijom. 3-metilkrotonil-CoA karboksilaza3-metilkrotonil-CoA karboksilaza je također mitohondrijski enzim. Odgovoran je za pretvorbu 3-metilkrotonil-CoA u 3-metilglutakonil-CoA, što igra ulogu u razgradnji leucin. 3-metilglutakonil-CoA i 2-hidroksi-3-metilglutaril-CoA potom se pretvaraju u acetoacetat i acetil-CoA. Potonji je bitna komponenta citratnog ciklusa. 3-metilkrotonil-CoA može se razgraditi neovisno o biotinu u tri druga spoja, koji se u skladu s tim češće proizvode u slučaju nedostatka biotina. Acetil-CoA karboksilazaAcetil-CoA karboksilaza se nalazi i u mitohondriju i u citozolu. Enzim olakšava karboksilaciju acetil-CoA u malonil-CoA, lokaliziranu citozolom, o ATP-u. Ova reakcija predstavlja početak sinteze masnih kiselina. Pretvaranjem dugolančanih polinezasićenih masnih kiselina izduživanjem lanca, malonil-CoA važan je za stvaranje prekursora prostaglandina. prostaglandini pripadaju skupini eicosanoids (oksigenirani derivati polinezasićenih masnih kiselina) koji utječu na rad glatkih mišića maternice i muskulaturu.
Ostali učinci:
- Utjecaj na ekspresiju gena koji ne ovise o biotinu enzimi.
- Utjecaj na rast i održavanje krv Stanice, žlijezde lojnice i živčanog tkiva.
- Utjecaj na imunološki odgovor - dodavanjem biotina od 750 µg / dan tijekom 14 dana i 2 mg / dan tijekom 21 dana, došlo je i do povećane ekspresije gena za interleukin-1ß i interferon-y te do smanjene ekspresije gena za interleukin-4 u krvnim stanicama; uz to je utjecalo i na oslobađanje različitih interleukina
- Dodatak biotina doveo je do poboljšanja teksture kože u dosta studija
- Svakodnevno administraciju utvrđeno je da od 2.5 mg biotina tijekom 6 mjeseci zadebljava i poboljšava strukturu noktiju
