Istoric, sinteză și funcție de (NAD +) nicotinamidă adenină dinucleotidă

β-Nicotinamidă adenină dinucleotidă (NAD +) este un fel de coenzimă care transmite protoni (mai exact, ioni de hidrogen). Apare în multe reacții metabolice ale celulelor. NADH sau mai precis NADH + H + este forma sa de reducere, care poartă cel mult doi protoni (scrise ca NADH + H +), iar potențialul său standard de electrod este de -0,32V.

NAD + este o coenzimă a dehidrogenazei, cum ar fi alcoolul dehidrogenază (ADH), care este utilizată pentru oxidarea etanolului. Acesta joacă un rol de neînlocuit în glicoliză, gluconeogeneză, ciclul acidului tricarboxilic și lanțul respirator. Intermediarul va trece hidrogenul eliminat în NAD, făcându-l NAD + H +.

NAD + H + poate fi utilizat ca purtător al hidrogenului pentru a sintetiza ATP prin cuplajul de permeație chimică în lanțul de transfer de electroni.

În ceea ce privește absorbția, NADH are un vârf de absorbție la 260 nm și respectiv 340 nm, în timp ce NAD + are doar un vârf de absorbție la 260 nm, ceea ce este un atribut important pentru a distinge cele două. Aceasta este, de asemenea, baza fizică pentru măsurarea ratei metabolice în multe experimente metabolice. Coeficientul de absorbție al NADH la 260nm este 1,78x104l / (mol · cm), în timp ce acela al NADH la 340nm este 6,2x103 L / (mol · cm).

In vivo, NAD poate fi sintetizat din blocuri simple de construcție și aminoacizi triptofan sau acid aspartic. În schimb, din alimente se iau combinații mai complexe de enzime, o vitamină numită niacină. Compuși similari sunt eliberați prin reacția de descompunere a structurii NAD. Aceste componente prefabricate sunt apoi reciclate într-o formă activă printr-un canal de reciclare. Unele NAD-uri sunt, de asemenea, convertite în nicotinamidă adenină fosfat fosfat (NADP); această coenzimă asemănătoare este similară în compoziția chimică cu NAD, dar are roluri diferite în metabolism. În metabolism, NAD + participă la reacții redox, transportând electroni de la o reacție la alta. Prin urmare, coenzimele există în două forme în celule: NAD + este un oxidant care poate accepta electroni din alte molecule. Reacția formează NADH, care poate fi apoi utilizată ca reductant pentru a da electroni. Aceste reacții de transfer de electroni sunt principalele funcții ale NAD. Cu toate acestea, este utilizat și în alte procese celulare, în special în substratul unei enzime care adaugă sau îndepărtează grupări chimice dintr-o proteină. Din cauza importanței acestor funcții, se constată că enzimele metabolizante NAD sunt ținta medicamentelor. Deși sarcina pozitivă a NAD + pe un atom de azot specific este scrisă în superscript plus semnul, în majoritatea cazurilor de pH fiziologic, este de fapt un anion cu sarcină unică (sarcina negativă este 1), în timp ce NADH este un anion cu încărcare dublă.

Istorie

Coenzima NAD + a fost descoperită pentru prima dată de biochimiștii britanici Arthur Hadden și William John Young în 1906. Ei au remarcat că adăugarea de extracte de drojdie fiartă și filtrată a accelerat semnificativ fermentarea etanolului în extractul de drojdie neacoperită. Acestea vor produce acest efect factor necunoscut pentru „fermentația co”. Prin purificarea pe termen lung și dificilă a extractului de drojdie, factorul termostabil a fost identificat ca fosfat de zahăr nucleotid de către eucheppie. În 1936, Otto Heinrich Voorburg, un om de știință german, a arătat funcția de coenzimă a nucleotidelor în transferul de hidrură și a identificat nicotinamida ca sit redox [1].

Concentrația și starea în celule

În ficatul de șobolan, cantitatea totală de NAD + și NADH este de aproximativ 1 micromol per gram de greutate umedă, care este de aproximativ 10 ori mai mare decât concentrația de NADP + și NADPH în aceeași celulă. [2] Concentrația reală de NAD + în citosoluri este greu de măsurat. Studii recente au arătat că este aproximativ 0,3 mm în celulele animale și 1,0-2,0 mm în drojdie. [3] Cu toate acestea, mai mult de 80% din fluorescența NADH în mitocondrii are formă de legare, deci concentrația în soluție este mult mai mică. Datele sunt limitate în alte celule de studiu, deși concentrația de NAD + în mitocondrii este similară cu cea din citoplasmă. [4] Acest NAD + este transportat în mitocondrii de către transportatori specifici de membrană, deoarece coenzimele nu pot difuza prin membrană. [5]

Echilibrul dintre nicotinamidă adenină dinucleotidă sub forma redox se numește raportul NAD + / NADH. Acest raport este o parte importantă a așa-numitei stări redox a celulelor, care reflectă activitatea metabolică și starea de sănătate a celulelor. [6] Efectul raportului NAD + / NADH este complex și controlează activitatea mai multor enzime cheie. În țesuturile mamifere sănătoase, raportul dintre NAD + și NADH liber în citoplasmă este de obicei de aproximativ 700; prin urmare, acest raport este favorabil răspunsului oxidativ. [7] Proporția de NAD + / NADH totală este mult mai mică, iar intervalul estimat de mamifere este de 3-10. În schimb, raportul NADP + / NADPH este de obicei aproximativ 0,005, deci NADPH este forma principală a acestei coenzime. Aceste raporturi diferite sunt cheia metabolismului diferit de NADH și NADPH.

biosinteza

NAD + este sintetizat prin două căi metabolice: Reciclarea NAD + prin combinarea componentelor existente, cum ar fi nicotinamida sau sinteza de novo a aminoacizilor. Majoritatea organismelor sintetizează NAD + din componente simple. Setul specific de reacție variază în funcție de organisme, dar caracteristica comună este producția de acid chinolină (QA) între aminoacid triptofan la animale și acid aspartic la unele bacterii sau unele bacterii și plante. [8] Acidul chinolinic a fost transformat în mononucleotidă de acid nicotinic (namn) prin transferul de dizaharid de fosfat. Partea de adenilat este apoi transferată pentru a forma nicotinat adenină dinucleotidă (NAD). În cele din urmă, partea acidului nicotinic din NAD este transformată în parte nicotinamidă (NAM) pentru a forma NAD +. Mai mult, unele NAD + vor fi transformate în NADP +, NAD + fosforilate de NAD + kinază. În majoritatea organismelor, enzima folosește ATP ca cale pentru a forma grupări fosfat. Deși mai multe bacterii, cum ar fi Mycobacterium tuberculosis și arhaea termofilă, folosesc polifosfat anorganic ca donator alternativ de fosfați [9].

Calea de reparație

Pe lângă asamblarea NAD + de la un simplu precursor de aminoacizi, celula recuperează, de asemenea, compuși care conțin baza piridină. Cei trei precursori ai vitaminelor utilizate în acest metabolism de reparație sunt niacina, niacinamida și Anya riboza. Acești compuși pot fi luați din dietă, numiți vitamina B3 sau niacină. Totuși, acești compuși sunt produși și în celule și prin digestia NAD +. Unele dintre enzimele implicate în aceste căi de remediere par a fi concentrate în nucleu, ceea ce poate compensa nivelul consumului de NAD + în organelă. Răspunsul de remediere este esențial la oameni; deficiența de niacină în dietă determină boli de piele cu deficit de vitamine. [10] În reacția redox a NAD +, circulația între formele de oxidare și reducere nu va modifica nivelul global de coenzimă, astfel că cererea mare de NAD + este consumul constant de coenzimă în reacție.

Microorganismele folosesc diferite modalități de remediere decât mamiferele. [11] Unii agenți patogeni, cum ar fi Candida cerevisiae și Haemophilus influenzae, sunt tipuri deficiente de nutrienți de NAD +, deci nu pot sintetiza NAD +, dar au și utilizări remediale, deci se bazează pe NAD + sau alte precursoare. Ce este mai surprinzător este faptul că Chlamydia trachomatis, agentul patogen intracelular, nu are biosinteza NAD + și NADP +, sau a oricărui candidat recunoscut al genelor și trebuie să obțină aceste coenzime de la gazda sa.

Efect

NAD + joacă mai multe roluri importante în metabolism. Acționează ca o coenzimă în reacția redox, ca parte a ribozilării ADP, în reacția de ribozilare ADP, ca precursor al celei de-a doua molecule de mesagerie ADP riboză ciclică și ca substrat al ligazei și grupării ADN bacteriene, se numește enzima silențioasă, care folosește NAD + pentru a elimina grupa acetil din proteină. Pe lângă funcția metabolică, NAD + apare ca nucleotide de adenină, care pot elibera spontan celulele prin mecanisme de reglare, astfel încât poate juca un rol extracelular important. [12]

NAD + este o moleculă care furnizează energie în fiecare celulă a corpului, care este utilizată pentru a metaboliza, a construi celule noi, a rezista radicalilor liberi și a deteriorarii ADN-ului și a trimite semnale în celule. Aceasta permite mitocondriilor să transforme alimentele pe care le consumăm în energia de care organismul nostru are nevoie pentru a-și menține toate funcțiile. De asemenea, este necesară „oprirea” genelor care accelerează procesul de îmbătrânire. NAD + este vital pentru viață. Funcția mitocondrială sănătoasă este o parte importantă a îmbătrânirii umane. Corpurile noastre au capacitatea de a face NAD + din ingredientele din alimentele pe care le consumăm. Studiile experimentale pe animale și om au arătat că nivelul de NAD + scade semnificativ odată cu vârsta. Acest declin ne prezintă un risc mai mare de degenerare neuromusculară, scăderea sănătății metabolice cardiace și reparații și elasticitate. Oamenii de știință de la instituții de cercetare celebre au studiat strategiile de îmbunătățire a NAD + ca tratament pentru îmbolnăvirile legate de boli degenerative. Cercetările arată că NAD + joacă un rol unic în protecția mușchilor și a țesuturilor, dar îmbunătățește, de asemenea, ciclul de viață. (De la wikipedia.org, compilat de

www.hsppharma.com)

Referinţă:

1.     [Warburg O, Christian W (1936). "Pyridin, der wasserstoffübertragende bestandteil von gärungsfermenten (piridină-nucleotidă)" [Pyridin, componenta care transferă hidrogenul enzimelor de fermentare (nucleotidă piridină)]. Biochemische Zeitschrift (în germană). 287: 291. doi: 10.1002 / hlca.193601901199.]

2.     ^ [Reiss PD, Zuurendonk PF, Veech RL (1984). "Măsurarea purinei tisulare, pirimidinei și a altor nucleotide prin cromatografie lichidă de înaltă performanță prin compresie radială". Anal. 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). "NAD + Niveluri NAD + Sensibile la nivelul Supraviețuirilor Celulare Dictate". Cell. 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. NAD ⁺ Niveluri NAD ⁺ Mitochondrial sensibile Supraviețuirea celulelor . Cell. 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). "Identificarea transportorului mitocondrial NAD + în Saccharomyces cerevisiae". J. Biol. Chem. 281 (3): 1524–31. doi: 10.1074 / jbc.M510425200. PMID 16291748. ]

6.     ^ [Schafer FQ, Buettner GR (2001). "Mediul Redox al celulei vizionat prin starea redox a cuplului glutation disulfură / glutation". Radic Biol Med gratuit. 30 (11): 1191–212. doi: 10.1016 / S0891-5849 (01) 00480-4. PMID 11368918. ]

7.     ^ [Zhang Q, Piston DW, Goodman RH (2002). "Reglarea funcției corepressor prin NADH nucleare". Ştiinţă. 295 (5561): 1895–7. doi: 10.1126 / science.1069300. PMID 11847309. ]

8.     ^ [Katoh A, Uenohara K, Akita M, Hashimoto T (2006). „Pașii timpurii în biosinteza NAD în Arabidopsis Începeți cu Aspartate și Apar în Plastidă”. Fiziol vegetal. 141 (3): 851–7. doi: 10.1104 / pp.106.081091. PMC 1489895Accesibil accesibil. PMID 16698895. ]

9.     ^ [Raffaelli N, Finaurini L, Mazzola F, Pucci L, Sorci L, Amici A, Magni G (2004). "Caracterizarea NAD kinazei Mycobacterium tuberculosis: analiză funcțională a enzimei de lungime completă prin mutageneza direcționată pe site". Biochimie. 43 (23): 7610–7. doi: 10.1021 / bi049650w. PMID 15182203. ]

10. ^ [Henderson LM (1983). "Niacin". Annu. Rev. 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). „Reconstruirea metabolismului eucariotic NAD”. BioEssais. 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). „Funcții emergente ale nucleotidelor piridine extracelulare”. Mol Med. 12 (11–12): 324–7. doi: 10.2119 / 2006-00075.Billington. PMC 1829198 Accesibil. PMID 17380199 ]