Història, síntesi i funció del dinucleòtid de nicotinamida adenina (NAD +)

β-Nicotinamida adenina dinucleòtid (NAD +) és una espècie de coenzima que transmet protons (més exactament, ions hidrogen). Apareix en moltes reaccions metabòliques de les cèl·lules. NADH o més exacte NADH + H + és la seva forma de reducció, que porta com a màxim dos protons (escrits com NADH + H +), i el seu potencial estàndard d’elèctrodes és de -0,32V.

NAD + és un coenzim de la deshidrogenasa, com l’alcohol deshidrogenasa (ADH), que s’utilitza per oxidar l’etanol. Té un paper insubstituïble en la glicòlisi, la gluconeogènesi, el cicle d’àcids tricarboxílics i la cadena respiratòria. L'intermediari passarà l'hidrogen eliminat a NAD, convertint-lo en NAD + H +.

El NAD + H + es pot utilitzar com a portador de l’hidrogen per sintetitzar ATP mitjançant l’acoblament de permeació química a la cadena de transferència d’electrons.

En termes d’absorció, NADH té un pic d’absorció a 260nm i 340nm respectivament, mentre que NAD + només té un pic d’absorció a 260nm, que és un atribut important per distingir els dos. Aquesta és també la base física per mesurar la taxa metabòlica en molts experiments metabòlics. El coeficient d'absorció de NADH a 260nm és 1,78x104l / (mol · cm), mentre que el de NADH a 340nm és de 6,2x103 L / (mol · cm).

In vivo, NAD es pot sintetitzar a partir de blocs de construcció simples i aminoàcid triptòfan o àcid aspartic. En canvi, es prenen combinacions més complexes d’enzims dels aliments, una vitamina anomenada niacina. Compostos similars són alliberats per la reacció de descomposició de l'estructura del NAD. Aquests components prefabricats són després reciclats en forma activa mitjançant un canal de reciclatge. Alguns NADs també es converteixen en nicotinamida fosfat d’anenin dinucleòtids (NADP); aquest coenzim relacionat és similar en la composició química al NAD, però té diferents papers en el metabolisme. En metabolisme, NAD + participa en reaccions redox, transportant electrons d’una reacció a l’altra. Per tant, en les cèl·lules existeixen coenzims de dues formes: el NAD + és un oxidant que pot acceptar electrons d'altres molècules. La reacció forma NADH, que es pot utilitzar com a reductant per donar electrons. Aquestes reaccions de transferència d’electrons són les funcions principals del NAD. Tot i això, també s’utilitza en altres processos cel·lulars, sobretot el substrat d’un enzim que afegeix o elimina grups químics d’una proteïna. A causa de la importància d'aquestes funcions, es comprova que els enzims metabolitzadors del NAD són l'objectiu dels medicaments. Tot i que la càrrega positiva de NAD + sobre un àtom de nitrogen específic està escrita al signe més del signe, en la majoria dels casos de pH fisiològic, en realitat és un anió de càrrega única (la càrrega negativa és 1), mentre que NADH és un anió de doble càrrega.

Història

El coenzim NAD + va ser descobert per primera vegada pels bioquímics britànics Arthur Hadden i William John Young el 1906. Van assenyalar que l’addició d’extractes de llevat bullits i filtrats va accelerar significativament la fermentació d’etanol en l’extracte de llevat no cuit. Produiran aquest efecte factor desconegut per a la "fermentació co". Mitjançant la durada i difícil durada purificació de l'extracte de llevat, el factor termostable va ser identificat per eucheppie com a fosfat de sucre nucleòtid. El 1936, Otto Heinrich Voorburg, un científic alemany, va mostrar la funció del coenzim de nucleòtids en la transferència d’hidrur i va identificar la nicotinamida com a lloc redox [1].

Concentració i estat a les cèl·lules

En el fetge de rata, la quantitat total de NAD + i NADH és d'aproximadament 1 micromol per gram de pes humit, cosa que és aproximadament 10 vegades la concentració de NADP + i NADPH a la mateixa cèl·lula. [2] La concentració real de NAD + en citosols és difícil de mesurar. Estudis recents han demostrat que és d’uns 0,3 mm en les cèl·lules animals i 1,0-2,0 mm en el llevat. [3] Tot i això, més del 80% de la fluorescència del NADH en els mitocondris és de forma vinculant, de manera que la concentració en solució és molt inferior. Les dades són limitades en altres cèl·lules d’estudi, tot i que la concentració de NAD + en els mitocondris és similar a la del citoplasma. [4] Aquest NAD + és transportat a mitocondris per transportadors específics de membrana perquè els coenzims no es poden difondre a través de la membrana. [5]

L'equilibri entre el dinucleòtid de nicotinamida adenina en la forma redox s'anomena proporció NAD + / NADH. Aquesta proporció és una part important de l'anomenat estat redox de les cèl·lules, que reflecteix l'activitat metabòlica i l'estat de salut de les cèl·lules. [6] L'efecte de la relació NAD + / NADH és complex i controla l'activitat de diversos enzims clau. En els teixits sans de mamífers, la proporció de NAD + lliure de NADH al citoplasma sol ser d’uns 700; per tant, aquesta relació és propícia per a la resposta oxidativa. [7] La proporció del NAD + / NADH total és molt menor, i el rang estimat de mamífers és de 3-10. En canvi, la relació NADP + / NADPH sol ser d’aproximadament 0,005, de manera que NADPH és la forma principal d’aquest coenzim. Aquestes diferents proporcions són la clau del metabolisme diferent de NADH i NADPH.

biosíntesi

NAD + es sintetitza a través de dues vies metabòliques: Reciclar NAD + combinant components existents com la nicotinamida o la síntesi nova d'aminoàcids. La majoria dels organismes sintetitzen NAD + a partir de components simples. El conjunt específic de reaccions varia entre els organismes, però la característica comuna és la producció d’àcid quinolina (QA) entre aminoàcid triptòfan en animals i àcid aspartic en alguns bacteris o alguns bacteris i plantes. [8] L’àcid quinolínic es va transformar en mononucleòtid àcid nicotínic (namn) mitjançant la transferència del disacàrid del fosfat. La part d’adenilat es transfereix després a formar dinucleòtid d’adenina nicotinada (NAD). Finalment, la part de l’àcid nicotínic del NAD es converteix en part de nicotinamida (NAM) per formar NAD +. A més, alguns NAD + es convertiran en NADP +, NAD + fosforilats per NAD + quinasa. En la majoria dels organismes, l'enzim utilitza l'ATP com a via per formar grups fosfats. Tot i que diversos bacteris, com Mycobacterium tuberculosis i archaea termòfila, utilitzen polifosfat inorgànic com a donant alternatiu de fosfats [9].

Reparació de la via

A més de reunir NAD + a partir d’un simple precursor d’aminoàcids, la cèl·lula també recupera compostos que contenen base piridina. Els tres precursors vitamínics utilitzats en aquest metabolisme reparador són niacina, niacinamida i anya ribosa. Aquests compostos es poden prendre de la dieta, anomenats vitamina B3 o niacina. Tot i això, aquests compostos també es produeixen a les cèl·lules i mitjançant la digestió NAD +. Alguns dels enzims implicats en aquestes vies de remediació semblen estar concentrats al nucli, cosa que pot compensar el nivell de consum de NAD + a l’organell. La resposta de remei és essencial en humans; La deficiència de niacina en la dieta causa una deficiència de vitamines en la pell. [10] En la reacció redox de NAD +, la circulació entre formes d'oxidació i reducció no canviarà el nivell global de coenzim, de manera que l'elevada demanda de NAD + és el consum constant de coenzima en la reacció.

Els microorganismes utilitzen diferents formes de remediació que els mamífers. [11] Alguns patògens, com Candida cerevisiae i Haemophilus influenzae, són tipus de NAD + deficients en nutrients, per la qual cosa no poden sintetitzar NAD +, però també tenen usos remejables, de manera que confien en NAD + d'altres precursors. El més sorprenent és que Chlamydia trachomatis, el patogen intracel·lular, no té la biosíntesi de NAD + i NADP +, o qualsevol candidat recognoscible de gens, i ha d’obtenir aquests coenzims del seu amfitrió.

Efecte

NAD + té diversos papers importants en el metabolisme. Actua com a coenzima en la reacció redox com a part posterior de la part ribosa ADP en la reacció de ribosil·lació ADP, com a precursor de la segona molècula de missatger cíclic ADP ribosa, i com a substrat de la lliga i grup bacteriana de l'ADN, s'anomena l’enzim silenciós, que utilitza NAD + per eliminar el grup acetil de la proteïna. A més de la funció metabòlica, NAD + apareix com a nucleòtids d’adenina, que poden alliberar espontàniament cèl·lules mitjançant mecanismes reguladors, de manera que pot tenir un paper extracel·lular important. [12]

El NAD + és una molècula que proporciona energia a totes les cèl·lules del cos, que s’utilitza per metabolitzar, construir noves cèl·lules, resistir els radicals lliures i danys de l’ADN i enviar senyals a les cèl·lules. Permet als mitocondris convertir l’aliment que mengem en l’energia que el nostre cos necessita per mantenir totes les seves funcions. També cal "apagar" gens que accelereixen el procés d'envelliment. NAD + és vital per a la vida. La funció mitocondrial sana és una part important de l’envelliment humà. Els nostres cossos tenen la capacitat d’elaborar NAD + a partir dels ingredients del menjar que mengem. Els estudis experimentals en animals i humans han demostrat que el nivell de NAD + disminueix significativament amb l’edat. Aquesta disminució ens posa en risc un major risc de degeneració neuromuscular, disminució de la salut metabòlica cardíaca i reparació i elasticitat. Científics de famoses institucions de recerca han estat estudiant estratègies de millora del NAD + com a tractament per a l'envelliment relacionat amb malalties degeneratives. La investigació demostra que el NAD + té un paper únic en la protecció muscular i dels teixits, però també millora el cicle de vida. (De wikipedia.org, compilat per

www.hsppharma.com)

Referència:

1.     [Warburg O, Christian W (1936). "Pyridin, der wasserstoffübertragende bestandteil von gärungsfermenten (nucleotid de piridina)" [Piridina, el component transferidor d'hidrogen dels enzims de fermentació (nucleòtid de piridina)]. Biochemische Zeitschrift (en alemany). 287: 291. doi: 10.1002 / hlca.193601901199.]

2     ^ [Reiss PD, Zuurendonk PF, Veech RL (1984). "Mesura de purina tisular, pirimidina i altres nucleòtids mitjançant cromatografia líquida d'altes prestacions per compressió radial". Anal. Bioquímica. 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 + Mitocondrial sensible als nutrients Nivells Dictats Supervivència Cèl·lula". Mòbil. 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. Mitocondrial sensible a nutrients en els nivells NAD ⁺ Dictat Supervivència cel·lular . Mòbil. 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). "Identificació del transportador mitocondrial NAD + en Saccharomyces cerevisiae". J. Biol. Chem. 281 (3): 1524–31. doi: 10.1074 / jbc.M510425200. PMID 16291748. ]

6.     ^ [Schafer FQ, Buettner GR (2001). "L'entorn Redox de la cèl·lula vist a través de l'estat redox de la parella disulfur de glutatió / glutatió". Radic Biol Gratuït Med. 30 (11): 1191–212. doi: 10.1016 / S0891-5849 (01) 00480-4. PMID 11368918. ]

7.     ^ [Zhang Q, Piston DW, Goodman RH (2002). "Regulació de la funció de compressor del nucli nuclear NADH". Ciència. 295 (5561): 1895–7. doi: 10.1126 / ciència.1069300. PMID 11847309. ]

8.     ^ [Katoh A, Uenohara K, Akita M, Hashimoto T (2006). "Els primers passos en la biosíntesi del NAD a l'Arabidopsi comencen amb l'aspartat i es produeixen al plàstic". Fisiol vegetal. 141 (3): 851–7. doi: 10.1104 / pp.106.081091. PMC 1489895Accés poc accessible. PMID 16698895. ]

9.     ^ [Raffaelli N, Finaurini L, Mazzola F, Pucci L, Sorci L, Amici A, Magni G (2004). "Caracterització de la NAD kinasa de Mycobacterium tuberculosis: anàlisi funcional de l'enzim de longitud completa per mutagènesi dirigida pel lloc". Bioquímica 43 (23): 7610–7. doi: 10.1021 / bi049650w. PMID 15182203. ]

10. ^ [Henderson LM (1983). "Niacina". 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). "Reconstruir el metabolisme eucariota NAD". 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). "Funcions emergents dels nucleòtids de piridina extracel·lular". Mol Med. 12 (11–12): 324–7. doi: 10.2119 / 2006-00075.Billington. PMC 1829198Per fàcil accés. PMID 17380199 ]