Фолиевая кислота (птероилглутаминовая кислота) представляет собой водорастворимый витамин, который играет важную роль в метаболизме одноуглеродных фрагментов. Этот витамин не синтезируется в организме человека, поэтому его необходимо получать из пищи. Важнейшая функция фолата заключается в его участии в метаболизме одноуглеродных фрагментов, которые необходимы для множества биологических процессов, включая синтез нуклеотидов, аминокислот и метилирование ДНК.
Молекула фолиевой кислоты состоит из трех основных компонентов: птеридина (птеридиновой группы), пара-аминобензойной кислоты и глутаминовой кислоты. Такая структура придает молекуле уникальные физико-химические свойства, которые необходимы для ее активности в биохимических реакциях.
Основная биологическая роль фолиевой кислоты связана с ее функцией в переносе одноуглеродных фрагментов, которые включают атомы углерода, связанные с водородом. Эти фрагменты играют ключевую роль в синтезе ряда биологических молекул.
Фолиевая кислота участвует в обмене одноуглеродных фрагментов через свою активную форму — тетрагидрофолат (THF). Тетрагидрофолат способен переносить одноуглеродные фрагменты в различных степенях окисления (например, метил-, метенил-, формиминогруппы). Это перенос способствует синтезу аминокислот, таких как метионин и серин, а также участвует в биосинтезе пуринов и пиримидинов, которые являются строительными блоками для синтеза ДНК и РНК.
Фолиевая кислота, в форме тетрагидрофолата, критически важна для синтеза пуриновых и пиримидиновых оснований, которые составляют нуклеотиды, являющиеся строительными блоками ДНК и РНК. Например, метилфолат (метильный переносчик в реакции) участвует в метилировании дезоксиуридина, превращая его в тимидин — важный компонент ДНК.
Одним из важнейших процессов, в которых участвует фолиевая кислота, является синтез аминокислот. Например, фолат необходим для превращения гомоцистеина в метионин. Это реакция, которая осуществляет перенос одноуглеродного фрагмента от тетрагидрофолата на гомоцистеин, образуя метионин. Это также играет критическую роль в поддержании нормального уровня гомоцистеина в крови, который в высоких концентрациях может быть токсичен.
В организме человека фолиевая кислота поступает с пищей в форме птероилглутамата. Для того чтобы фолат стал активной формой (тетрагидрофолат), требуется несколько этапов метаболизма. Вначале птероилглутаминовая кислота подвергается гидролизу до свободного птероида. Далее она редуцируется до тетрагидрофолата с помощью фермента дигидрофолатредуктазы (DHFR). Этот фермент играет важную роль в биосинтетических путях фолата и является мишенью ряда лекарств, таких как метотрексат, который используется для лечения некоторых видов рака и аутоиммунных заболеваний.
Дефицит фолиевой кислоты в организме может привести к ряду серьезных заболеваний. Один из самых распространенных эффектов дефицита фолата — мегалобластная анемия, которая связана с нарушением синтеза ДНК и РНК. Это приводит к задержке в делении клеток, особенно клеток костного мозга, что вызывает снижение продукции эритроцитов.
Кроме того, недостаток фолата может быть связан с нарушениями нейропсихического развития у плодов и детей. Особенно это важно в контексте беременности, когда потребности в фолате увеличиваются. Недавние исследования также связывают дефицит фолата с повышенным риском развития определенных видов рака, а также с сердечно-сосудистыми заболеваниями из-за увеличения уровня гомоцистеина в крови.
Основными источниками фолиевой кислоты в пище являются зелёные листовые овощи, такие как шпинат и брокколи, а также бобовые, цитрусовые и цельнозерновые продукты. В некоторых странах добавление фолиевой кислоты в продукты питания, такие как мука, хлеб и злаки, стало обычной практикой для предотвращения дефицита этого витамина в популяции.
Фолиевая кислота используется в медицине для лечения и профилактики дефицита этого витамина, особенно у женщин в репродуктивном возрасте, поскольку ее дефицит может привести к врожденным дефектам у плода. Для профилактики дефектов нервной трубки рекомендуется добавление фолата в диету женщин, планирующих беременность, а также в первые недели беременности.
Кроме того, фолат используется для коррекции метаболических расстройств, таких как гипергомоцистеинемия, которая может привести к заболеваниям сердечно-сосудистой системы. Интерес представляет и роль фолата в терапии некоторых видов рака, поскольку его дефицит может активировать механизмы, способствующие опухолевому росту.
Фолиевая кислота является незаменимым компонентом для нормального функционирования множества биохимических процессов в организме. Её роль в метаболизме одноуглеродных фрагментов особенно важна для синтеза нуклеотидов, аминокислот и в поддержании нормального метаболизма. Важно поддерживать достаточный уровень фолата в организме через питание и добавки, чтобы предотвратить многочисленные заболевания и нарушения развития, связанные с его дефицитом.