Flavina adenina dinucleótido (FAD)

El flavín adenín dinucleótido (FAD) es una coenzima derivada de la riboflavina (vitamina B₂) que participa como transportador de electrones en numerosas reacciones de oxidación-reducción del metabolismo celular. Su forma reducida, el FADH₂, entrega esos electrones a la cadena respiratoria mitocondrial para la síntesis de ATP.

Qué es el FAD

El nombre recoge su composición química: flavina proviene del latín flavus (amarillo), en alusión al color que la riboflavina imprime a las soluciones acuosas; adenina es la base nitrogenada púrica que comparte con el ATP y otras coenzimas; y dinucleótido indica que la molécula está formada por dos unidades nucleotídicas unidas mediante un enlace pirofosfato. Otto Warburg y Walter Christian aislaron el FAD en 1938 mientras estudiaban las enzimas amarillas de la levadura, un trabajo que permitió demostrar que el color de estas proteínas procedía del cofactor flavínico y no de la propia cadena peptídica.

Estructura molecular

Desde el punto de vista estructural, el FAD puede entenderse como la unión de dos mitades funcionales. Una de ellas es el flavín mononucleótido (FMN), que contiene el anillo de isoalloxazina responsable de aceptar y ceder electrones. La otra es una molécula de adenosín monofosfato (AMP), que aporta la adenina y la ribosa necesarias para el reconocimiento por parte de la enzima a la que el FAD se une. El puente entre ambas mitades es un enlace pirofosfato, el mismo tipo de unión que conecta los dos nucleótidos en el NAD⁺.

La clave de su función biológica reside en el anillo de isoalloxazina. Este sistema tricíclico puede existir en tres estados redox: oxidado (FAD, amarillo), semiquinona (FADH·, radical de un electrón) y completamente reducido (FADH₂, incoloro). Esa versatilidad le permite mediar tanto en transferencias de dos electrones como en reacciones que proceden de uno en uno, una capacidad que el NAD⁺ no posee.

Papel en el metabolismo

Como grupo prostético, el FAD forma parte de un amplio conjunto de proteínas conocidas como flavoproteínas, y su participación abarca rutas metabólicas centrales. En el ciclo de Krebs, el FAD se reduce a FADH₂ en la reacción catalizada por la succinato deshidrogenasa (succinato deshidrogenasa), la única enzima del ciclo que está anclada a la membrana mitocondrial interna y que constituye, simultáneamente, el Complejo II de la cadena respiratoria.

En la beta-oxidación de ácidos grasos, la acil-CoA deshidrogenasa utiliza también FAD como aceptor de electrones. Fuera de la mitocondria, la monoamina oxidasa (MAO), enzima responsable de degradar neurotransmisores como la serotonina y la dopamina, depende igualmente de este cofactor para su actividad catalítica. No es casual que la deficiencia de riboflavina repercuta de forma tan amplia: sin vitamina B₂ suficiente, la célula no puede sintetizar FAD ni FMN, y el rendimiento de todas estas vías disminuye.

Preguntas frecuentes

¿El FAD y el FMN son lo mismo?

No. El FMN es una de las dos mitades del FAD (la que contiene el anillo de isoalloxazina y un solo fosfato). El FAD añade a esa estructura una unidad de AMP. Sus funciones biológicas también difieren: el FMN es el cofactor del Complejo I de la cadena respiratoria, mientras que el FAD opera en el Complejo II, en la beta-oxidación y en múltiples oxidasas.

¿Por qué el FAD es amarillo?

Por la isoalloxazina. Este anillo tricíclico absorbe luz en la región azul del espectro visible y refleja la amarilla. Cuando el FAD se reduce a FADH₂, la isoalloxazina pierde esa absorción y la solución se vuelve incolora, un cambio de color que los bioquímicos han aprovechado históricamente para seguir las reacciones redox en el laboratorio.

¿Qué relación tiene con la vitamina B₂?

Directa. La riboflavina ingerida con la dieta se fosforila primero a FMN (por acción de la riboflavina quinasa) y después se adenila para formar FAD (por la FAD sintetasa). La riboflavina es, por tanto, la materia prima a partir de la cual la célula fabrica sus dos coenzimas flavínicas.

Referencias

Encyclopaedia Britannica. «Flavin adenine dinucleotide». Disponible en: https://www.britannica.com/science/flavin-adenine-dinucleotide
ScienceDirect. «Flavin Adenine Dinucleotide: Overview». Disponible en: https://www.sciencedirect.com/topics/neuroscience/flavin-adenine-dinucleotide
Nature. Todd AR, et al. «Total Synthesis of Flavin-adenine-dinucleotide». Nature. 1952. Disponible en: https://www.nature.com/articles/170924a0
Curtabbi A, et al. «The ins and outs of the flavin mononucleotide cofactor of respiratory complex I». IUBMB Life. 2022. Disponible en: https://iubmb.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/iub.2600

Entradas relacionadas

Flavina adenina mononucleótido (FMN): la otra coenzima flavínica, cofactor del Complejo I mitocondrial.
Riboflavina: vitamina B₂, precursora del FMN y del FAD.
Coenzima: molécula orgánica no proteica que las enzimas necesitan para su actividad catalítica.
Cadena respiratoria: sistema de complejos enzimáticos de la membrana mitocondrial interna que acopla el transporte de electrones a la síntesis de ATP.
Succinato deshidrogenasa: enzima del ciclo de Krebs que utiliza FAD como grupo prostético y constituye el Complejo II.

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