Witamina B12: kłopotliwa spuścizna ewolucji (1)

Ten cykl czterech wpisów podzieliłem na cztery tematy:

  1. Czym jest witamina B12 i jaka jest historia jej odkrycia?
  2. Dlaczego potrzebujemy witaminy B12 i jak ją wchłaniamy?
  3. Jak powstaje witamina B12 i czym grozi jej brak?
  4. Skąd się wzięła i dlaczego można powiedzieć, że jest kłopotliwą spuścizną ewolucji?

Czym jest witamina B12?

Roztwór witaminy B12. Fot. Marcin Czerwiński

Witamina B12, znana też jako kobalamina, wyróżnia się wśród innych witamin pięknym czerwonym kolorem. Podobnie jak inne witaminy, musi być dostarczana do organizmu z pokarmem, ale różni się od nich złozonym systemem wchłaniania i transportu w naszym organizmie.  Żeby ją przyswoić, potrzebujemy 13  różnych białek. Ponadto, o ile inne witaminy są syntetyzowane przez większość organizmów (np. witaminy C nie produkują tylko ludzie i małpy oraz niektóre nietoperze i gryzonie), to B12 powstaje wyłącznie w mikroorganizmach, a i to nie wszystkich.  Dlaczego ewolucja stworzyła taki osobliwy system?

O istnieniu witaminy B12 wiedziano od lat 20. ubiegłego wieku, kiedy George Minot i William H. Murphy (Harvard University) wykazali, że można wyleczyć poważną chorobę krwi zwaną anemią złośliwą za pomocą ekstraktów z wątroby. Zagadkową substancję nazwali „czynnikiem zewnętrznym”, bo do jej działania potrzebne było jeszcze coś, co wydzielają komórki żołądka, a co nazwali „czynnikiem wewnętrznym”. Za odkrycie leczenia anemii za pomocą wyciągów z wątroby badacze ci otrzymali Nagrodę Nobla z fizjologii/medycyny w 1934 r. Trzecim laureatem był George Whipple (Uniwersity of Rochester), specjalista od fizjologii wątroby.

„Czynnik zewnętrzny” pozostawał zagadką przez następne 20 lat, kiedy badaczom z firm Merck w USA i Glaxo w Wielkiej Brytanii udało się wyizolować z wątroby czerwoną krystaliczną substancję, która była skuteczna w leczeniu anemii złośliwej. Nazwano ją witaminą B12, a  strukturę wyjaśniła Dorothy Crowfoot Hodgkin (Cambridge University) pod koniec lat 50. ubiegłego wieku. W 1964 r. otrzymała Nagrodę Nobla z chemii „za wyjaśnienie struktury ważnych związków biochemicznych” (Ryc. 1)

Ryc. 1. Laureaci nagrody Nobla za badania nad witaminą B12. Źródło; Wikipedia, domena publiczna.

Struktura witaminy B12

Witamina B12 jest syntetyzowana tylko przez mikroorganizmy (bakterie i archeony), a jej struktura jest najbardziej złożona wśród wszystkich witamin. W centrum cząsteczki znajduje się jon kobaltu na III stopniu utlenienia (Co3+). Jest on związany koordynacyjnie przez cztery atomu azotu wchodzące w skład wielopierścieniowego układu nazywanego układem korynowym. Ten rodzaj pierścienia znamy np. z hemoglobiny, białka przenoszącego tlen w krwinkach. Cząsteczką wiążącą tlen jest pierścieniowy związek o nazwie hem, i to właśnie on wiąże tlen w płucach i oddaje go w tkankach (a także nadaje krwinkom czerwoną barwę). Inną podobną cząsteczką jest chlorofil, a jego rola polega na wychwytywaniu kwantów światła i generowaniu z nich energii chemicznej w postaci adenozynotrifosforanu (ATP). W centralnej części pierścieni tych związków jest przeważnie jon metalu: w hemie jest to żelazo, a w chlorofilu magnez. „Szkielet” pierścieni wchodzących w skład kobalaminy, hemu i chlorofilu nosi nazwę uroporfirynogenu III (Ryc. 2).

W kobalaminie pierścień jest związany z cząsteczką α-ryboazolu (który jest pochodną rybonukleotydu) za pomocą łącznika o nazwie aminopropanol. Obecny w witaminie B12 jon kobaltu może dodatkowo związać grupę metylową, cyjanową (bardziej prawidłowo: nitrylową), hydroksylową albo 5’-deoksyadanozynową. Najbardziej stabilna jest cyjanokobalamina, i to ona właśnie występuje w preparatach handlowych (np. w suplementach diety). Tę cechę można wykorzystać w terapii zatruć cyjankami, ponieważ kobalamina ma wysokie powinowactwo wobec grupy cyjanowej i może służyć jako odtrutka.

O zatruciach cyjankami pisał Lucas Bergowsky

W organizmie cyjanokobalamina ulega przekształceniu do adenozylokolabaminy, która jest aktywną biologicznie formą witaminy B12.

Ryc. 2.

A. Struktura kobalaminy i jej cztery formy. Grupą R może być: -CN (cyjanokobalamina), -OH (hydroksykobalamina), -CH3 (metylokobalamina), -Ado (adenozylokobalamina). Pokazano też wzór adenozyny. Źródło: Wikipedia, Alsosaid 1987. Licencja CC BY 4.0.

B. Struktury uroporfirynogenu, hemu i chlorofilu. Źródło: Wikipedia, domena publiczna.

Witamina B12 ma więc skomplikowaną budowę, jest produkowana wyłącznie przez mikroorganizmy, ale jednocześnie jej brak grozi nam poważnymi chorobami, takimi jak anemia złośliwa czy zaburzenia neurologiczne. Dlaczego tak się dzieje? O tym w następnym odcinku.

5 thoughts on “Witamina B12: kłopotliwa spuścizna ewolucji (1)

  1. Baardzo ciekawe. Przydałaby się ilustracja taka 3d, podejrzewam bowiem że ta cząsteczka jest ciekawa przestrzenne

    2
    • Ryboflawina jest na oficjalnej liście (E 101), kobalaminy raczej nie ma.

      • Kolor ładny, ale produkcja za droga. No i kobalt bardziej potrzebny do baterii samochodowych:)

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *