La cianocobalamina és una forma artificial de vitamina B12. És un complex metàl·lic hexacoordinat de cobalt. De vegades també se l'anomena cobalamina, tot i que exactament no és el mateix compost.
Quatre posicions de coordinació estan ocupades per un macrocicle de corrina. Una de les posicions axials es ocupada per un grup ciano, CN-. Una cadena lateral de l'anell de corrina composta per una amida, un grup fosfat, una ribosa i un nucleòtid completa el complex de coordinació juntament amb un pseudonucleòtid, el 5,6-dimetilbenzimidazol, a l'extrem. miniatura|Estructura de la cianocobalamia. La corrina, el grup fosfat i el CN- proporcionen cada un una càrrega negativa i presenten el cobalt en estat d'oxidació +3. El complex resulta ser d'espín baix.
La vitamina B₁₂ és una vitamina hidrosoluble. Té un paper clau en el funcionament normal del cervell i del sistema nerviós, i per a la formació de la sang. És una de les vuit vitamines B. Normalment participa en el metabolisme de totes les cèl·lules del cos. Afecta especialment la síntesi i la regulació d'ADN, i també la síntesi d'àcids grassos i la producció d'energia.
La vitamina B₁₂ és una classe de compostos químicament relacionats, tots els quals tenen activitat vitamínica. Estructuralment és la vitamina més complexa i conté cobalt, un element bioquímicament rar. La biosíntesi de l'estructura bàsica de la vitamina només la poden fer els bacteris, però la conversió entre diferents formes de la vitamina es pot fer al cos humà. Una forma comuna de la vitamina sintètica, la cianocobalamina, s'utilitza en molts productes farmacèutics i suplements, com un additiu alimentari, per la seva estabilitat i baix cost. Al cos es converteix en les formes fisiològiques, metilcobalamina i adenosilcobalamina, deixant el cianur, però a la concentració mínima. Més recentment, la hidroxocobalamina, la metilcobalamina i l'adenosilcobalamina també es poden trobar en els productes farmacològics i en els complements alimentaris més cars. Tanmateix, la utilitat d'aquesta addició és actualment objecte de debat.
La vitamina B₁₂ va ser descoberta arran de la relació que té amb l'anèmia perniciosa. L'anèmia perniciosa és una malaltia autoimmunitària que destrueix les cèl·lules parietals de l'estómac que secreten el factor intrínsec En alguna ocasió, debuta amb una anèmia hemolítica. El factor intrínsec és fonamental per a l'absorció normal de vitamina B₁₂, per tant la manca del factor intrínsec en causa una deficiència. Des d'aleshores s'han tipificat moltes més deficiències de vitamina B₁₂ i s'han portat a terme nombroses investigacions per tal de determinar els efectes bioquímics, psicològics i neurològics que comporten.
Història La deficiència de vitamina B₁₂ és la causa de l'anèmia perniciosa. La cura i la vitamina B₁₂, van ser descobertes accidentalment. George Whipple havia estat fent experiments de provocar anèmia fent hemorràgies a uns gossos, i després els donava a menjar diferents aliments per saber quina dieta permetia la recuperació més ràpida. Va descobrir que la ingestió de grans quantitats de fetge semblava curar l'anèmia més ràpidament. Així va sorgir la hipòtesi que la ingesta de fetge podria tractar l'anèmia perniciosa (1919).
Amb una sèrie d'acurats estudis clínics, George Richards Minot i William Murphy van aïllar la substància del fetge que va curar l'anèmia dels gossos, i van trobar que era ferro. També van trobar que una substància del fetge, que no tenia cap efecte sobre els gossos en les condicions utilitzades, curava l'anèmia perniciosa en els éssers humans. Minot i Murphy van informar d'aquests experiments l'any 1926. Aquest va ser el primer progrés real amb aquesta malaltia. Durant uns anys els pacients varen ser obligats a menjar grans quantitats de fetge cru o de beure suc de fetge.
El 1928, el químic Edwin Cohn va preparar un extracte de fetge que va ser de 50 a 100 vegades més potent que els productes naturals del fetge. L'extracte va ser el primer tractament viable per a la malaltia. Per la seva feina, Whipple, Minot i Murphy, l'any 1934 van compartir el Premi Nobel de Medicina.
Aquests esdeveniments van comportar finalment al descobriment de la vitamina B₁₂ al suc de fetge. La vitamina no va ser aïllada fins al 1948 pels químics Karl August Folkers dels Estats Units i Alexander R. Todd del Regne Unit. La substància va resultar ser cobalamina -la més complexa de totes les vitamines-. Pot ser injectada directament al múscul, cosa que permet tractar l'anèmia perniciosa més fàcilment.
L'estructura química de la molècula va ser determinada per Dorothy Crowfoot Hodgkin i el seu equip el 1956, sobre la base de dades cristal·logràfics. Finalment, a la dècada del 1950, es van desenvolupar mètodes de producció en grans quantitats de la vitamina en cultius de bacteris. Això va conduir a la forma moderna de tractament de la malaltia.
Terminologia El nom de la vitamina B₁₂ (B₁₂, per abreujar) o cianocobalamina es refereix a totes les formes de la vitamina. Alguns metges, però, han suggerit que per l'ús es divideix en dues categories diferents:
1. En un sentit ampli, B₁₂ es refereix a un grup de compostos vitamínics que contenen cobalt i que són coneguts com a cobalamines: a) la cianocobalamina, que és un artefacte format com a resultat de l'ús de cianur en els processos de purificació; b) la hidroxocobalamina, que és una altra forma medicinal; c) la 5'-desoxiadenosilcobalamina (adenosilcobalamina-AdoB₁₂), que és el cofactor de metilmalonil coenzim A mutasa (MUT) i c) la metilcobalamina (MeB₁₂), que és el cofactor de la 5-metiltransferasa metiltetrahidrofolat homocisteïna (MTR).
2. El terme B₁₂ pot ser utilitzat per a la cianocobalamina, la forma principal de B₁₂ obtinguda dels aliments i els suplements nutricionals. També hi ha l'anomenat pseudo-B₁₂. Fa referència a substàncies similars a la B₁₂ que es troben en alguns organismes, com l'espirulina (un cianobacteri) i algunes algues. Aquestes substàncies contribueixen al resultat positiu de les proves de l'activitat de la vitamina B₁₂ que mesuren els nivells de d'aquesta a la sang. No obstant això, els pseudo-B₁₂ no tenen activitat biològica pròpia de la B₁₂ pels éssers humans, fet que suposa un perill per als vegetarians, vegans i altres persones amb dietes de predomini vegetal, que no ingereixen bacteris productors de vitamina B₁₂. Aquestes persones poden mostrar falsos nivells normals de B₁₂ a les proves efectuades per a la detecció de la deficiència de B₁₂.
Estructura miniatura|Estructura de la vitamina B₁₂ La vitamina B₁₂ és una col·lecció de molècules de cobalt i anells de corrina que es defineixen per la seva funció vitamínica particular en el cos. Totes les molècules de substrat de cobalt-corrina a partir de les quals es forma la B₁₂ han de ser sintetitzades per bacteris. No obstant això, després de completar aquesta síntesi, el cos té un poder enzimàtic limitat per convertir qualsevol forma de vitamina B₁₂ a una altra, per mitjà de l'eliminació de determinats grups prostètics de l'àtom de cobalt.
La cianocobalamina és una vitamina del complex B perquè pot ser metabolitzada en el cos a una forma activa de coenzim. La forma cianocobalamina de la B₁₂ no es produeix normalment a la natura. És un subproducte d'altres formes de vitamina B₁₂ que són lligants del cianur (-CN) el qual recullen de processos on intervenen bactèris. Com que la forma de la cianocobalamina B₁₂ és de color vermell profund, fàcil de cristal·litzar, i no és sensible a l'oxidació de l'aire, normalment és la forma de vitamina B₁₂ utilitzada pels additius alimentaris i en molts multivitamínics comuns. Tot i així, aquesta forma no és perfectament sinònima de la B₁₂. Tota una sèrie de substàncies tenen activitat vitamínica pròpia de la B₁₂ i la cianocobalamina és només una d'elles. Així, totes les cianocobalamines són vitamines B₁₂, però no totes les vitamines B12 són cianocobalamines.
La vitamina B₁₂ és la més complexa químicament de totes les vitamines. L'estructura de la vitamina B₁₂ es basa en un anell de corrina. L'ió metàl·lic central és de cobalt. L'anell de corrina ocupa quatre dels sis llocs de coordinació i un grup dimetil-benzimidazol ocupa un cinquè. El sisè lloc de la coordinació (el centre de reacció) és variable. Pot ser d'un grup cianur (-CN), un grup hidroxil (-OH), un grup metil (-CH3) o un grup 5'-desoxiadenosil respectivament, per obtenir les quatre formes B₁₂ esmentades anteriorment. Històricament, l'enllaç covalent C-Co és un dels primers exemples d'enllaços carboni-metall que es va descobrir en la biologia. Les hidrogenases, i els enzims associats amb la utilització de cobalt involucren els enllaços carboni–metall.Bioorganometallics: Biomolecules, Labeling, Medicine; Jaouen, G., Ed. Wiley-VCH: Weinheim, 2006.3-527-30990-X.
Síntesi La vitamina B₁₂ no pot ser creada per plantes ni animals. Només els bacteris tenen els enzims necessaris per a la seva síntesi. La síntesi sencera de la vitamina B₁₂ va ser descrita per Robert Burns Woodward i Albert Eschenmoser i seguida per la d'un dels seus derivats naturals, l'àcid cobíric. Els gèneres de bacteris que sintetitzen la vitamina B₁₂ són: Aerobacter, Agrobacterium, Alcaligenes, Azotobacter, Bacillus, Lactobacillus, Clostridium, Corynebacterium, Flavobacterium, Micromonospora, Mycobacterium, Acetobacter, Klebsiella, Nocardia, Propionibacterium, Protaminobacter, Fusobacterium, Proteus, Pseudomonas, Rhizobium, Sinorhizobium, Salmonella, Serratia, Streptomyces, Streptococcus i Xanthomonas.
La producció industrial de la vitamina B₁₂ es fa a través de la fermentació de microorganismes seleccionats. Streptomyces griseus, un bacteri que abans es considerava un llevat, va ser la font comercial de vitamina B₁₂ durant molts anys. Actualment s'utilitzen espècies com Pseudomonas denitrificans i Propionibacterium shermanii. Aquestes són freqüentment cultivades en condicions especials per incrementar el rendiment i almenys una empresa, Rhône-Poulenc de França, en un moment donat va utilitzar versions genèticament modificades d'una o de les dues espècies. A més de les espècies productores nadiues, E. coli també s'empra com a hoste heteròleg en el procés productiu i soques d'aquest bacteri sotmeses a enginyeria metabòlica han demostrat experimentalment que poden biosintetitzar de novo B12. La soca CGMCC 19596 del rizobi Ensifer adhaerens, després de ser fermentada, s'empra per obtenir additius amb vitamina B₁₂ destinats a la alimentació animal. Un grup de recerca europeu ha aconseguit cultivar controladament espirulina per produir una biomassa nutritiva rica en B₁₂,amb una petjada de carboni neutra.
Funcions L'enllaç reactiu C-Co del coenzim B₁₂ participa en dos tipus de reaccions catalitzades per enzims: reordenaments en què un àtom d'hidrogen es transmet directament entre dos àtoms adjacents amb l'intercanvi simultani del segon substituent, que pot ser un àtom de carboni amb substituents, un àtom d'oxigen d'un alcohol o una amina, i transferències del grup metil (-CH3) entre dues molècules.