The influence of pH on the interaction between aquacobalamin and L-cysteine

Akwakobalamina to jedna z występujących w ludzkim organizmie form witaminy B12. Utrzymując stan ogólnej homeostazy organizmu kobalaminy reagują z wieloma cząsteczkami ważnymi biologicznie, w tym tiolami. Jednym z najprostszych tioli o biologicznym znaczeniu jest jeden z podstawowych aminokwasów białkowych L-cysteina. Znane są połączenia akwakobalaminy z tiolami zawierającymi resztę cysteinową w strukturze. Celem pracy było zbadanie interakcji H2OCbl+ z L-Cys w różnych warunkach pH i stosunkach stężeniowych, w stałej temperaturze. Z uwagi na biologiczną istotność, dogłębne badania tej reakcji skoncentrowano się na pH zbliżonym do fizjologicznego, tj. w pH 7,4 badając również wpływ warunków tlenowych i beztlenowych na przebieg reakcji tworzenia tiolopochodnej kobalaminy oraz kinetykę reakcji. Wykazano, że charakter środowiska ma znaczący wpływ na przebieg i produkty końcowe reakcji. Zaobserwowano, że CysCbl jest nietrwałym kompleksem i powstaje w pH kwaśnym i fizjologicznym, natomiast nie dochodzi do jego syntezy w środowisku zasadowym. Warunki nieobecności tlenu atmosferycznego w układzie reakcyjnym ułatwiają cysteinie redukcje Co(III) do Co(II), w porównaniu do warunków „tlenowych”. Badania kinetyczne obrazują szybkość powstania kompleksu CysCbl w pH = 7,5. Stwierdzono, że obserwowana stała szybkości reakcji wzrasta wprost proporcjonalnie do stężenia L-cysteiny.

Aquacobalamin, as one of the naturally occurring forms of vitamin B12, plays a crucial role in the human body and exhibits interactions with various biologically important molecules, including thiols. Among these thiols, L-cysteine, a member of the basic amino acids, is particularly significant. However, the literature suggests that the aquacobalamin-cysteine complexes are not stable. Thus, this study aims to investigate the influence of pH on the reaction between H2OCbl+ and Cys, employing different reagent ratios and maintaining a constant temperature. Specifically focusing on the physiological pH range, particularly around 7.4, the study also evaluates the impact of oxygen presence and examines the reaction kinetics. The obtained results demonstrate that CysCbl formation occurs under acidic and physiological conditions, while such connection is not observed at basic pH. Additionally, it was discovered that anaerobic conditions promote the reduction of Co(III) to Co(II). Kinetic studies further reveal the rate of CysCbl formation at pH 7.5. The observed rate constant increased with increasing the concentration of L-cysteine.