Povijest, sinteza i funkcija (NAD +) nikotinamid adenin dinukleotida

β-nikotinamid adenin dinukleotid (NAD +) vrsta je koenzima koji prenosi protone (točnije, vodikove ione). Pojavljuje se u mnogim metaboličkim reakcijama stanica. NADH ili točnije NADH + H + je njegov redukcijski oblik, koji sadrži najviše dva protona (napisana kao NADH + H +), a njegov standardni potencijal elektrode je -0.32V.

NAD + je koenzim dehidrogenaza, poput alkohol dehidrogenaze (ADH), koji se koristi za oksidaciju etanola. On igra nezamjenjivu ulogu u glikolizi, glukoneogenezi, ciklusu trikarboksilne kiseline i respiratornom lancu. Međuprodukt će ukloniti uklonjeni vodik u NAD, čineći ga NAD + H +.

NAD + H + može se koristiti kao nosilac vodika za sintezu ATP-a kemijskim prožimanjem u svezi prenosa elektrona.

U pogledu apsorpcije, NADH ima apsorpcijski vrh na 260 nm odnosno 340 nm, dok NAD + ima apsorpcijski vrh samo na 260 nm, što je važan atribut za razlikovanje ova dva. To je i fizička osnova za mjerenje brzine metabolizma u mnogim metaboličkim eksperimentima. Koeficijent apsorpcije NADH na 260 nm je 1,78x104l / (mol · cm), dok je NADH na 340nm 6,2x103 L / (mol · cm).

In vivo, NAD se može sintetizirati iz jednostavnih građevnih blokova i aminokiseline triptofan ili asparaginske kiseline. Umjesto toga, složenije kombinacije enzima uzimaju se iz hrane, vitamina koji se naziva niacin. Slični spojevi oslobađaju se reakcijom razgradnje NAD strukture. Te montažne komponente se zatim recikliraju u aktivni oblik. Neki NAD-ovi također se pretvaraju u nikotinamid adenin dinukleotid fosfat (NADP); ovaj srodni koenzim je u kemijskom sastavu sličan NAD, ali ima različitu ulogu u metabolizmu. U metabolizmu NAD + sudjeluje u redoks reakcijama, prenoseći elektrone iz jedne u drugu reakciju. Prema tome, koenzimi u stanicama postoje u dva oblika: NAD + je oksidans koji može prihvatiti elektrone iz drugih molekula. Reakcija tvori NADH, koji se tada može upotrijebiti kao reduktant za dobivanje elektrona. Ove reakcije prijenosa elektrona glavna su funkcija NAD-a. Međutim, koristi se i u ostalim staničnim procesima, ponajviše supstratu enzima koji dodaje ili uklanja kemijske skupine iz proteina. Zbog važnosti ovih funkcija, ustanovljeno je da su metabolizmi NAD-a meta lijekova. Iako je pozitivan naboj NAD + na određenom atomu dušika napisan natpisnim natpisom plus, u većini slučajeva fiziološki pH zapravo je anion s jednim nabojem (negativni naboj je 1), dok je NADH anion dvostrukog naboja.

Povijest

Koenzim NAD + prvi su otkrili britanski biokemičari Arthur Hadden i William John Young, 1906. Oni su primijetili da dodavanje kuhanih i filtriranih ekstrakata kvasca značajno ubrzava fermentaciju etanola u ekstraktu nezaslađenog kvasca. Proizvest će taj efekt nepoznati faktor za "ko fermentaciju". Dugim i teškim pročišćavanjem ekstrakta kvasca, termostabilni faktor je eucheppie identificiran kao nukleotidni šećerni fosfat. 1936. Otto Heinrich Voorburg, njemački znanstvenik, pokazao je funkciju nukleotidnog koenzima u prijenosu hidrida i identificirao nikotinamid kao redoks mjesto [1].

Koncentracija i stanje u stanicama

U jetri štakora ukupna količina NAD + i NADH iznosi oko 1 mikromol po gramu vlažne mase, što je otprilike 10 puta veća koncentracija NADP + i NADPH u istoj ćeliji. [2] Stvarnu koncentraciju NAD + u citosolima teško je izmjeriti. Najnovija istraživanja pokazala su da je oko 0,3 mm u životinjskim stanicama i 1,0-2,0 mm u kvascima. [3] Međutim, više od 80% NADH fluorescencije u mitohondrijama je obvezujući oblik, pa je koncentracija u otopini mnogo niža. Podaci su ograničeni u drugim ispitivanim ćelijama, iako je koncentracija NAD + u mitohondrijama slična onoj u citoplazmi. [4] Ovaj NAD + se prenosi u mitohondrije specifičnim membranskim prijenosnicima jer koenzimi ne mogu difundirati kroz membranu. [5]

Ravnoteža između nikotinamid adeninu dinukleotida u redox obliku naziva se odnos NAD + / NADH. Taj omjer važan je dio takozvanog redoks stanja stanica, koji odražava metaboličku aktivnost i zdravstveno stanje stanica. [6] Učinak odnosa NAD + / NADH je složen i kontrolira aktivnost nekoliko ključnih enzima. U zdravim tkivima sisavaca omjer slobodnog NAD + i NADH u citoplazmi obično je oko 700; stoga ovaj omjer pogoduje oksidativnom odgovoru. [7] Udio ukupnog NAD + / NADH mnogo je manji, a procijenjeni raspon sisavaca je 3-10. Suprotno tome, odnos NADP + / NADPH obično je oko 0,005, pa je NADPH glavni oblik ovog koenzima. Ti različiti omjeri su ključ različitih metabolizma NADH i NADPH.

biosinteza

NAD + se sintetizira kroz dva metabolička puta: Recikliranje NAD + kombiniranjem postojećih komponenti kao što je nikotinamid ili de novo sinteza aminokiselina. Većina organizama sintetizira NAD + iz jednostavnih komponenti. Specifični skup reakcija varira među organizmima, ali uobičajena značajka je proizvodnja kinolinske kiseline (QA) između aminokiseline triptofan u životinjama i asparaginske kiseline u nekim bakterijama ili nekim bakterijama i biljkama. [8] Kvinolinska kiselina je transformirana u mononukleotid nikotinske kiseline (namn) prijenosom disaharida fosfata. Dio adenitata zatim se prenosi u tvorbu nikotinatnog adeninu dinukleotida (NAD). Konačno, dio nikotinske kiseline NAD pretvara se u dio nikotinamida (NAM) da tvori NAD +. Nadalje, neki NAD + bit će pretvoreni u NADP +, fosforilirani NAD + pomoću NAD + kinaze. U većini organizama, enzim koristi ATP kao put za formiranje fosfatnih skupina. Iako nekoliko bakterija, poput Mycobacterium tuberculosis i termofilne arheje, koristi anorganski polifosfat kao alternativni donor fosfata [9].

Staza popravka

Pored sastavljanja NAD + iz jednostavnog prekursora aminokiselina, stanica također obnavlja spojeve koji sadrže piridinsku bazu. Tri prekursora vitamina koji se koriste u obnavljanju metabolizma su niacin, niacinamid i riboza Anya. Ti se spojevi mogu uzimati iz prehrane, zvani vitamin B3 ili niacin. Međutim, ti spojevi se također proizvode u stanicama i putem NAD + probave. Čini se da su neki enzimi koji sudjeluju u tim putovima sanacije koncentrirani u jezgri, što može nadoknaditi razinu konzumacije NAD + u organeli. Reakcijski odgovor je ključan kod ljudi; nedostatak niacina u prehrani uzrokuje kožnu bolest s nedostatkom vitamina. [10] U redoks reakciji NAD +, cirkulacija između oksidacijskih i redukcijskih oblika neće promijeniti opću razinu koenzima, pa je velika potražnja NAD + stalna potrošnja koenzima u reakciji.

Mikroorganizmi koriste različite načine sanacije od sisavaca. [11] Neki patogeni, kao što su Candida cerevisiae i Haemophilus influenzae, imaju NAD + hranjive hranjive tvari pa ne mogu sintetizirati NAD +, ali imaju i korektivnu uporabu, pa se oslanjaju na strane NAD + ili druge prekursore. Što je više iznenađujuće je da Chlamydia trachomatis, unutarćelijski patogen, nema biosintezu NAD + i NADP +, niti bilo koji prepoznatljivi kandidat gena, i mora dobiti ove koencime od svog domaćina.

Utjecaj

NAD + igra nekoliko važnih uloga u metabolizmu. Djeluje kao koenzim u redoks reakciji kao zaostatak dijela ADP riboze u reakciji ribozilacije ADP, kao prekursor druge cikličke ADP riboze molekule molekule, a kao supstrat bakterijske DNA ligaze i skupine naziva se tihi enzim koji koristi NAD + za uklanjanje acetilne skupine iz proteina. Uz metaboličku funkciju, NAD + se pojavljuje kao adeninski nukleotidi koji mogu spontano otpustiti stanice pomoću regulatornih mehanizama, tako da mogu igrati važnu izvanstaničnu ulogu. [12]

NAD + je molekula koja osigurava energiju koja se nalazi u svakoj stanici tijela, a koja se koristi za metabolizam, konstrukciju novih stanica, otpornost slobodnih radikala i oštećenja DNK i slanje signala u stanicama. Omogućuje mitohondrijima da hranu koju jedemo pretvara u energiju koja je našem tijelu potrebna za održavanje svih svojih funkcija. Također je potrebno "isključiti" gene koji ubrzavaju proces starenja. NAD + je od vitalnog značaja za život. Zdrava mitohondrijska funkcija važan je dio starenja čovjeka. Naša tijela imaju mogućnost izrade NAD + od sastojaka u hrani koju jedemo. Eksperimentalna ispitivanja na životinjama i ljudima pokazala su da se razina NAD + značajno smanjuje s godinama. Taj pad dovodi nas u veći rizik od neuromuskularne degeneracije, smanjenog srčanog metaboličkog zdravlja i popravljanja i elastičnosti. Znanstvenici iz poznatih istraživačkih institucija proučavali su strategije poboljšanja NAD + kao liječenje degenerativnih bolesti povezanih sa starenjem. Istraživanja pokazuju da NAD + igra jedinstvenu ulogu u zaštiti mišića i tkiva, ali također poboljšava životni ciklus. (Sa wikipedia.org, sastavio

www.hsppharma.com)

Referenca:

1.     [Warburg O, Christian W (1936). "Pyridin, der wasserstoffübertragende bestandteil von gärungsfermenten (piridin-nukleotid)" [Piridin, komponenta fermentacijskih enzima koja prenosi vodik (piridinski nukleotid)]. Biochemische Zeitschrift (na njemačkom). 287: 291. doi: 10.1002 / hlca.193601901199.]

2.     ^ [Reiss PD, Zuurendonk PF, Veech RL (1984). "Mjerenje tkivnog purina, pirimidina i drugih nukleotida pomoću tekuće kromatografije visoke učinkovitosti radijalnom kompresijom". Analni. Biochem. 140 (1): 162–71. doi: 10.1016 / 0003-2697 (84) 90148-9. PMID 6486402. ]

3.     ^ [Yang H, Yang T, Baur JA, Perez E, Matsui T, Carmona JJ, Lamming DW, Souza-Pinto NC, Bohr VA, Rosenzweig A, de Cabo R, Sauve AA, Sinclair DA (2007). "Osjetljivi na hranjive tvari mitohondrijalne NAD + razine diktata preživljavanja stanica". Stanica. 130 (6): 1095–107. ]

4.     ^ Yang H, Yang T, Baur JA, Perez E, Matsui T, Carmona JJ, Lamming DW, Souza-Pinto NC, Bohr VA, Rosenzweig A, de Cabo R, Sauve AA, Sinclair DA. Mitohondrijski osjetljivi na hranjive tvari NAD ⁺ nivoi Diktat staničnih preživljavanja . Stanica. 2007, 130 (6): 1095–107. PMC 3366687 . PMID 17889652 . doi: 10.1016 / j.cell.2007.07.035 .

5.     ^ [Todisco S, Agrimi G, Castegna A, Palmieri F (2006). "Identifikacija mitohondrijalnog NAD + transportera u Saccharomyces cerevisiae". J. Biol. Chem. 281 (3): 1524–31. doi: 10.1074 / jbc.M510425200. PMID 16291748. ]

6.     ^ [Schafer FQ, Buettner GR (2001). "Redox okruženje stanice promatra se kroz redoks stanje glutation-sulfid / glutation-para". Besplatno Radic Biol Med. 30 (11): 1191–212. doi: 10.1016 / S0891-5849 (01) 00480-4. PMID 11368918. ]

7.     ^ [Zhang Q, Piston DW, Goodman RH (2002). "Regulacija funkcije jezgrenog tlaka nuklearnom NADH". Znanost. 295 (5561): 1895–7. doi: 10.1126 / science.1069300. PMID 11847309. ]

8.     ^ [Katoh A, Uenohara K, Akita M, Hashimoto T (2006). "Rani koraci u biosintezi NAD u Arabidopsisu započinju s aspartatom i nastaju u plastidi". Biljni fiziol. 141 (3): 851–7. doi: 10.1104 / pp.106.081091. PMC 1489895Slobodno dostupan. PMID 16698895. ]

9.     ^ [Raffaelli N, Finaurini L, Mazzola F, Pucci L, Sorci L, Amici A, Magni G (2004). "Karakterizacija NAD kinaze Mycobacterium tuberculosis: funkcionalna analiza enzima pune dužine putem mutageneze usmjerene na mjesto". Biokemija. 43 (23): 7610–7. doi: 10,1021 / bi049650w. PMID 15182203. ]

10. ^ [Henderson LM (1983). "Niacin". Annu. Vlč. Nutr. 3: 289–307. doi: 10.1146 / annurev.nu.03.070183.001445. PMID 6357238. ]

11. ^ [Rongvaux A, Andris F, Van Gool F, Leo O (2003). "Rekonstrukcija eukariotskog NAD metabolizma". BioEssays. 25 (7): 683–90. doi: 10.1002 / bies.10297. PMID 12815723. ]

12. ^ [Billington RA, Bruzzone S, De Flora A, Genazzani AA, Koch-Nolte F, Ziegler M, Zocchi E (2006). "Nove funkcije izvanćelijskih piridinskih nukleotida". Mol Med. 12 (11–12): 324–7. doi: 10,2119 / 2006-00075.Billington. PMC 1829198Slobodno dostupan. PMID 17380199 ]