Sejarah, sintesis dan fungsi (NAD +) Nicotinamide adenine dinucleotide

β-Nicotinamide adenine dinucleotide (NAD +) adalah sejenis coenzyme yang menghantar proton (lebih tepat, ion hidrogen). Ia muncul dalam banyak reaksi metabolik sel. NADH atau lebih tepat NADH + H + adalah bentuk pengurangannya, yang membawa paling banyak dua proton (ditulis sebagai NADH + H +), dan potensi elektroda standardnya ialah -0.32V.

NAD + adalah koenzim dehidrogenase, seperti alkohol dehidrogenase (ADH), yang digunakan untuk mengoksidasi etanol. Ia memainkan peranan yang tidak dapat digantikan dalam glikolisis, glukoneogenesis, kitaran asid tricarboxylic dan rantaian pernafasan. Perantaraan akan lulus hidrogen yang dikeluarkan kepada NAD, menjadikannya NAD + H +.

NAD + H + boleh digunakan sebagai pembawa hidrogen untuk mensintesis ATP melalui gandingan permeasi kimia dalam rantai pemindahan elektron.

Dari segi penyerapan, NADH mempunyai puncak penyerapan pada 260nm dan 340nm masing-masing, manakala NAD + hanya mempunyai puncak penyerapan pada 260nm, yang merupakan atribut penting untuk membezakan keduanya. Ini juga merupakan asas fizikal untuk mengukur kadar metabolik dalam banyak eksperimen metabolik. Koefisien penyerapan NADH pada 260nm ialah 1.78x104l / (mol · cm), manakala NADH pada 340nm adalah 6.2x103 L / (mol · cm).

Di dalam vivo, NAD boleh disintesis daripada blok bangunan mudah dan asid amino tryptophan atau asid aspartik. Sebaliknya, kombinasi enzim yang lebih kompleks diambil dari makanan, vitamin yang dipanggil niacin. Sebatian yang sama dilepaskan oleh reaksi penguraian struktur NAD. Komponen pasang siap kemudian dikitar semula ke dalam bentuk aktif melalui saluran kitar semula. Sesetengah NAD juga ditukar kepada nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADP); Coenzyme yang berkaitan adalah serupa dalam komposisi kimia untuk NAD, tetapi mempunyai peranan yang berbeza dalam metabolisme. Dalam metabolisme, NAD + mengambil bahagian dalam reaksi redoks, membawa elektron dari satu tindak balas kepada yang lain. Oleh itu, koenzim wujud dalam dua bentuk dalam sel: NAD + adalah oksidan yang boleh menerima elektron daripada molekul lain. Reaksi membentuk NADH, yang kemudiannya boleh digunakan sebagai reduktor untuk memberikan elektron. Reaksi pemindahan elektron ini adalah fungsi utama NAD. Walau bagaimanapun, ia juga digunakan dalam proses sel lain, terutamanya substrat enzim yang menambah atau membuang kumpulan kimia daripada protein. Oleh kerana pentingnya fungsi-fungsi ini, didapati bahawa enzim metabolizing NAD adalah sasaran dadah. Walaupun caj positif NAD + pada atom nitrogen tertentu ditulis dalam tanda plus superskrip, dalam kebanyakan kes pH fisiologi, ia sebenarnya merupakan anion caj tunggal (caj negatif ialah 1), manakala NADH adalah anion caj ganda.

Sejarah

Coenzyme NAD + pertama kali ditemui oleh biokimia British Arthur Hadden dan William John Young pada tahun 1906. Mereka menyatakan bahawa penambahan ekstrak ragi yang ditapis dan ditapis dengan penapaian etanol dengan cepat dipercepatkan dalam ekstrak yis yang tidak dirawat. Mereka akan menghasilkan faktor yang tidak diketahui untuk "penapaian bersama". Melalui pemurnian ekstrak yis jangka panjang dan sukar, faktor termostable dikenalpasti sebagai fosfat gula nucleotide oleh eucheppie. Pada tahun 1936, seorang saintis Jerman, Otto Heinrich Voorburg, menunjukkan fungsi koenzim nukleotida dalam pemindahan hidrida dan mengenal pasti nikotinamida sebagai tapak redoks [1].

Konsentrasi dan keadaan dalam sel

Di dalam hati tikus, jumlah NAD + dan NADH adalah kira-kira 1 mikromol per gram berat basah, iaitu kira-kira 10 kali kepekatan NADP + dan NADPH dalam sel yang sama. [2] Kepekatan NAD + dalam sitosol adalah sukar untuk diukur. Kajian terbaru menunjukkan bahawa kira-kira 0.3 mm sel haiwan dan 1.0-2.0 mm dalam yis. Walau bagaimanapun, lebih daripada 80% pendarfluor NADH dalam mitokondria adalah bentuk mengikat, jadi kepekatan dalam larutan lebih rendah. Data adalah terhad pada sel-sel kajian lain, walaupun kepekatan NAD + dalam mitokondria adalah serupa dengan sitoplasma. [4] NAD + ini dibawa ke mitokondria oleh pengangkut membran tertentu kerana koenzim tidak dapat menyebar melalui membran. [5]

Keseimbangan antara nikotinamide adenine dinucleotide dalam bentuk redox dipanggil nisbah NAD + / NADH. Nisbah ini adalah bahagian penting dari keadaan sel yang dikenali sebagai redoks, yang mencerminkan aktiviti metabolik dan status kesihatan sel. [6] Kesan nisbah NAD + / NADH adalah kompleks dan mengawal aktiviti beberapa enzim utama. Dalam tisu mamalia yang sihat, nisbah NAD + percuma ke NADH dalam sitoplasma biasanya sekitar 700; Oleh itu, nisbah ini adalah sesuai untuk tindak balas oksidatif. [7] Peratusan jumlah NAD + / NADH jauh lebih rendah, dan anggaran jangkauan mamalia adalah 3-10. Sebaliknya, nisbah NADP + / NADPH biasanya kira-kira 0.005, jadi NADPH adalah bentuk utama koenzim ini. Nisbah yang berbeza ini adalah kunci kepada metabolisma NADH dan NADPH yang berlainan.

biosintesis

NAD + disintesis melalui dua laluan metabolik: Kitar semula NAD + dengan menggabungkan komponen sedia ada seperti nikotinamide, atau sintesis de novo asid amino. Kebanyakan organisma mensintesis NAD + dari komponen mudah. Set tindak balas yang spesifik berbeza-beza di antara organisma, tetapi ciri umum ialah penghasilan asid quinoline (QA) antara asma amino tryptophan dalam haiwan dan asid aspartik dalam sesetengah bakteria atau sesetengah bakteria dan tumbuhan. [8] Asid quinolinic diubah menjadi asid nikotinik mononucleotide (namn) dengan memindahkan disaccharide fosfat. Bahagian adenylate kemudian dipindahkan untuk membentuk nikotinat adenine dinucleotide (NAD). Akhirnya, bahagian asid nikotinik NAD ditukar kepada bahagian nikotinamide (NAM) untuk membentuk NAD +. Tambahan pula, beberapa NAD + akan ditukarkan menjadi NADP +, fosforilasi NAD + oleh NAD + kinase. Dalam kebanyakan organisma, enzim ini menggunakan ATP sebagai laluan untuk membentuk kumpulan fosfat. Walaupun beberapa bakteria, seperti Mycobacterium tuberculosis dan archaea thermophilic, menggunakan polyphosphate anorganik sebagai penderma fosfat alternatif [9].

Laluan pembaikan

Sebagai tambahan untuk memasang NAD + dari prekursor asid amino yang mudah, sel juga memulihkan sebatian yang mengandungi asas piridin. Tiga prekursor vitamin yang digunakan dalam metabolisme pembaikan ini ialah niacin, Niacinamide, dan Anya ribose. Sebatian ini boleh diambil dari diet, yang dipanggil vitamin B3 atau niacin. Walau bagaimanapun, sebatian ini juga dihasilkan dalam sel dan melalui pencernaan NAD +. Beberapa enzim yang terlibat dalam laluan pemulihan ini nampaknya tertumpu di dalam nukleus, yang mungkin memberi pampasan bagi tahap penggunaan NAD + dalam organelle. Tindak balas pemulihan adalah penting kepada manusia; Kekurangan niacin dalam diet menyebabkan penyakit kulit kekurangan vitamin. [10] Dalam reaksi redoks NAD +, peredaran antara bentuk pengoksidaan dan pengurangan tidak akan mengubah keseluruhan koenzim, jadi permintaan tinggi NAD + adalah penggunaan konstan koenzim dalam tindak balas.

Mikroorganisma menggunakan cara pemulihan yang berbeza daripada mamalia. [11] Sesetengah patogen, seperti Candida cerevisiae dan Haemophilus influenzae, adalah jenis kekurangan nutrien NAD +, jadi mereka tidak dapat mensintesis NAD +, tetapi mereka juga mempunyai kegunaan pemulihan, jadi mereka bergantung pada NAD + asing atau prekursor lain. Apa yang lebih mengejutkan ialah Chlamydia trachomatis, patogen intraselular, tidak mempunyai biosintesis NAD + dan NADP +, atau mana-mana calon gen yang dikenali, dan mesti mendapatkan koenzim ini dari tuan rumahnya.

Kesan

NAD + memainkan beberapa peranan penting dalam metabolisme. Ia bertindak sebagai koenzim dalam reaksi redoks sebagai selepas ADP ribosa bahagian dalam reaksi ribosilasi ADP, sebagai pendahulu molekul molekul kedua pesakit ADP ribose, dan sebagai substrat ligase DNA dan kumpulan, ia dipanggil enzim senyap, yang menggunakan NAD + untuk membuang kumpulan asetil dari protein. Sebagai tambahan kepada fungsi metabolik, NAD + muncul sebagai nukleotida adenin, yang secara spontan dapat melepaskan sel-sel melalui mekanisme pengawalseliaan, sehingga dapat memainkan peran penting ekstraselular. [12]

NAD + adalah molekul penyediaan tenaga yang terdapat dalam setiap sel badan, yang digunakan untuk memetabolisme, membina sel baru, menentang radikal bebas dan kerosakan DNA, dan menghantar isyarat dalam sel. Ia membolehkan mitokondria menukar makanan yang kita makan ke dalam tenaga yang diperlukan oleh tubuh kita untuk mengekalkan semua fungsinya. Terdapat juga keperluan untuk "mematikan" gen yang mempercepat proses penuaan. NAD + sangat penting untuk hidup. Fungsi mitokondria yang sihat adalah bahagian penting penuaan manusia. Badan kita mempunyai keupayaan untuk membuat NAD + dari bahan-bahan dalam makanan yang kita makan. Haiwan eksperimen dan kajian manusia telah menunjukkan bahawa tahap NAD + berkurangan dengan ketara dengan usia. Kemerosotan ini memberi kita lebih banyak risiko degenerasi neuromuskular, menurunkan kesihatan metabolik jantung, dan pembaikan dan keanjalan. Para saintis dari institusi penyelidikan terkenal telah mempelajari strategi peningkatan NAD + sebagai rawatan untuk penuaan penyakit degeneratif yang berkaitan. Penyelidikan menunjukkan bahawa NAD + memainkan peranan yang unik dalam perlindungan otot dan tisu, tetapi juga meningkatkan kitaran hayat. (Dari wikipedia.org, disusun oleh

www.hsppharma.com)

Rujukan:

1.     [Warburg O, Christian W (1936). "Pyridin, der isserstoffübertragende bestandteil von gärungsfermenten (piridin-nukleotida)" [Pyridin, komponen pemindahan hidrogen enzim penapaian (nukleotida piridin)]. Biochemische Zeitschrift (dalam bahasa Jerman). 287: 291. doi: 10.1002 / hlca.193601901199.]

2.     ^ [Reiss PD, Zuurendonk PF, Veech RL (1984). "Pengukuran tisu purine, pyrimidine, dan nukleotida lain oleh kromatografi cecair prestasi tinggi mampatan radial". Dubur. 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, Cabo R, Sauve AA, Sinclair DA (2007). "Nutrisi-Sensitif Nit + Tahap NAD + Menentukan Hidup Sel". Sel. 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, Cabo R, Sauve AA, Sinclair DA. Tahap NAD ⁺ Mitokondria-Sensitiviti Menentukan Survival Sel . Sel. 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). "Pengenalpastian transporter NAD + mitokondria dalam Saccharomyces cerevisiae". J. Biol. Chem. 281 (3): 1524-31. doi: 10.1074 / jbc.M510425200. PMID 16291748. ]

6.     ^ [Schafer FQ, Buettner GR (2001). "Persekitaran redoks sel seperti yang dilihat melalui keadaan redoks pasangan glutation disulfide / glutathione". Percuma Radik Biol Med. 30 (11): 1191-212. doi: 10.1016 / S0891-5849 (01) 00480-4. PMID 11368918. ]

7.     ^ [Zhang Q, Piston DW, Goodman RH (2002). "Peraturan fungsi korepressor oleh NADH nuklear". Sains. 295 (5561): 1895-7. doi: 10.1126 / sains.1069300. PMID 11847309. ]

8.     ^ [Katoh A, Uenohara K, Akita M, Hashimoto T (2006). "Langkah awal dalam Biosintesis NAD di Arabidopsis Mulakan dengan Aspartate dan Berlaku dalam Plastid". Loji Physiol. 141 (3): 851-7. doi: 10.1104 / hp.106.081091. PMC 1489895Dapat diakses. PMID 16698895. ]

9.     ^ [Raffaelli N, Finaurini L, Mazzola F, Pucci L, Sorci L, Amici A, Magni G (2004). "Pencirian Mycobacterium tuberculosis NAD kinase: analisis fungsi enzim sepenuh panjang oleh mutagenesis yang diarahkan oleh tapak". Biokimia. 43 (23): 7610-7. doi: 10.1021 / bi049650w. PMID 15182203. ]

10. ^ [Henderson LM (1983). "Niacin". Annu. Wahyu 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). "Menjana semula metabolisme NAD eukariotik". 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). "Fungsi baru nukleotid pyridine extracellular". Mol Med. 12 (11-12): 324-7. doi: 10.2119 / 2006-00075.Billington. PMC 1829198Dapat diakses. PMID 17380199 ]