Hanes, synthesis a swyddogaeth (NAD +) Nicotinamide adenine dinucleotide

Mae β-Nicotinamide adenine dinucleotide (NAD +) yn fath o coenzyme sy'n trosglwyddo protonau (yn fwy cywir, ïonau hydrogen). Mae'n ymddangos mewn llawer o ymatebion metabolaidd celloedd. NADH neu NADH + H + mwy cywir yw ei ffurf ostwng, sy'n cario dau broton ar y mwyaf (wedi'i ysgrifennu fel NADH + H +), a'i botensial electrod safonol yw -0.32V.

Mae NAD + yn coenzyme o dehydrogenase, fel alcohol dehydrogenase (ADH), a ddefnyddir i ocsidio ethanol. Mae'n chwarae rhan anadferadwy mewn glycolysis, gluconeogenesis, cylch asid tricarboxylig a'r gadwyn anadlol. Bydd y canolradd yn trosglwyddo'r hydrogen sydd wedi'i dynnu i NAD, gan ei wneud yn NAD + H +.

Gellir defnyddio NAD + H + fel cludwr hydrogen i syntheseiddio ATP trwy gyplu treiddiad cemegol yn y gadwyn trosglwyddo electronau.

O ran amsugno, mae gan NADH uchafbwynt amsugno ar 260nm a 340nm yn y drefn honno, tra bod gan NAD + uchafbwynt amsugno yn 260nm yn unig, sy'n briodoledd pwysig i wahaniaethu'r ddau. Dyma hefyd y sylfaen gorfforol ar gyfer mesur cyfradd metabolig mewn llawer o arbrofion metabolaidd. Cyfernod amsugno NADH yn 260nm yw 1.78x104l / (mol · cm), tra bod cyfernod NADH yn 340nm yn 6.2x103 L / (mol · cm).

Yn vivo, gellir syntheseiddio NAD o flociau adeiladu syml a tryptoffan asid amino neu asid aspartig. Yn lle, cymerir cyfuniadau mwy cymhleth o ensymau o fwyd, fitamin o'r enw niacin. Mae cyfansoddion tebyg yn cael eu rhyddhau trwy adweithio dadelfennu strwythur NAD. Yna caiff y cydrannau parod hyn eu hailgylchu i ffurf weithredol trwy sianel ailgylchu. Mae rhai NADs hefyd yn cael eu trosi'n ffosffad nicotinamide adenine dinucleotide (NADP); mae'r coenzyme cysylltiedig hwn yn debyg o ran cyfansoddiad cemegol i NAD, ond mae ganddo rolau gwahanol mewn metaboledd. Mewn metaboledd, mae NAD + yn cymryd rhan mewn adweithiau rhydocs, gan gario electronau o un adwaith i'r llall. Felly, mae coenzymes yn bodoli mewn dwy ffurf mewn celloedd: mae NAD + yn ocsidydd sy'n gallu derbyn electronau o foleciwlau eraill. Mae'r adwaith yn ffurfio NADH, y gellir ei ddefnyddio wedyn fel lleihäwr i roi electronau. Yr adweithiau trosglwyddo electronau hyn yw prif swyddogaethau NAD. Fodd bynnag, fe'i defnyddir hefyd mewn prosesau celloedd eraill, yn fwyaf arbennig swbstrad ensym sy'n ychwanegu neu'n tynnu grwpiau cemegol o brotein. Oherwydd pwysigrwydd y swyddogaethau hyn, darganfyddir mai ensymau metaboli NAD yw targed cyffuriau. Er bod gwefr bositif NAD + ar atom nitrogen penodol wedi'i ysgrifennu yn yr arwydd uwchysgrif a mwy, yn y rhan fwyaf o achosion o pH ffisiolegol, anion gwefr sengl ydyw mewn gwirionedd (gwefr negyddol yw 1), tra bod NADH yn anion gwefr ddwbl.

Hanes

Darganfuwyd Coenzyme NAD + gyntaf gan fiocemegwyr Prydain Arthur Hadden a William John Young ym 1906. Fe wnaethant nodi bod ychwanegu darnau burum wedi'u berwi a'u hidlo yn cyflymu eplesiad ethanol yn sylweddol yn y darn burum heb ei halogi. Byddant yn cynhyrchu'r effaith anhysbys hon ar gyfer "cyd-eplesu." Trwy buro tymor hir ac anodd dyfyniad burum, nodwyd y ffactor thermostable fel ffosffad siwgr niwcleotid gan eucheppie. Ym 1936, dangosodd Otto Heinrich Voorburg, gwyddonydd o'r Almaen, swyddogaeth coenzyme niwcleotid wrth drosglwyddo hydrid a nododd nicotinamid fel safle rhydocs [1].

Crynodiad a chyflwr mewn celloedd

Yn yr afu llygod mawr, mae cyfanswm NAD + a NADH tua 1 micromol y gram o bwysau gwlyb, sydd tua 10 gwaith crynodiad NADP + a NADPH yn yr un gell. [2] Mae'n anodd mesur crynodiad gwirioneddol NAD + mewn cytosolau. Mae astudiaethau diweddar wedi dangos ei fod tua 0.3 mm mewn celloedd anifeiliaid ac 1.0-2.0 mm mewn burum. [3] Fodd bynnag, mae mwy nag 80% o fflwroleuedd NADH mewn mitocondria ar ffurf rwymol, felly mae'r crynodiad mewn hydoddiant yn llawer is. Mae data'n gyfyngedig mewn celloedd astudio eraill, er bod crynodiad NAD + mewn mitocondria yn debyg i'r crynodiad mewn cytoplasm. [4] Mae'r NAD + hwn yn cael ei gario i mewn i mitocondria gan gludwyr pilen penodol oherwydd ni all coenzymes ymledu trwy'r bilen. [5]

Gelwir y cydbwysedd rhwng nicotinamide adenine dinucleotide yn y ffurf rhydocs yn gymhareb NAD + / NADH. Mae'r gymhareb hon yn rhan bwysig o gyflwr rhydocs celloedd, fel y'i gelwir, sy'n adlewyrchu gweithgaredd metabolig a statws iechyd celloedd. [6] Mae effaith cymhareb NAD + / NADH yn gymhleth ac yn rheoli gweithgaredd sawl ensym allweddol. Mewn meinweoedd mamalaidd iach, mae'r gymhareb NAD + am ddim i NADH yn y cytoplasm fel arfer tua 700; felly, mae'r gymhareb hon yn ffafriol i ymateb ocsideiddiol. [7] Mae cyfran cyfanswm NAD + / NADH yn llawer is, ac amcangyfrifir bod yr ystod o famaliaid yn 3-10. Mewn cyferbyniad, mae'r gymhareb NADP + / NADPH fel arfer tua 0.005, felly NADPH yw prif ffurf y coenzyme hwn. Y cymarebau gwahanol hyn yw'r allwedd i wahanol metaboledd NADH a NADPH.

biosynthesis

Mae NAD + yn cael ei syntheseiddio trwy ddau lwybr metabolaidd: Ailgylchu NAD + trwy gyfuno cydrannau sy'n bodoli eisoes fel nicotinamid, neu synthesis de novo o asidau amino. Mae'r mwyafrif o organebau'n syntheseiddio NAD + o gydrannau syml. Mae'r set adweithiau benodol yn amrywio ymhlith organebau, ond y nodwedd gyffredin yw cynhyrchu asid quinoline (QA) rhwng tryptoffan asid amino mewn anifeiliaid ac asid aspartig mewn rhai bacteria neu rai bacteria a phlanhigion. [8] Trawsnewidiwyd asid quinolinig yn mononucleotid asid nicotinig (namn) trwy drosglwyddo disacarid ffosffad. Yna trosglwyddir y rhan adenylate i ffurfio adenine dinucleotide nicotinate (NAD). Yn olaf, mae'r rhan asid nicotinig o NAD yn cael ei droi'n rhan nicotinamid (NAM) i ffurfio NAD +. Ar ben hynny, bydd rhywfaint o NAD + yn cael ei drawsnewid yn NADP +, NAD + ffosfforylaidd gan NAD + kinase. Yn y mwyafrif o organebau, mae'r ensym yn defnyddio ATP fel llwybr i ffurfio grwpiau ffosffad. Er bod sawl bacteria, fel Mycobacterium tuberculosis ac archaea thermoffilig, yn defnyddio polyffosffad anorganig fel rhoddwr ffosffad amgen [9].

Llwybr atgyweirio

Yn ogystal â chydosod NAD + o ragflaenydd asid amino syml, mae'r gell hefyd yn adfer cyfansoddion sy'n cynnwys sylfaen pyridin. Y tri rhagflaenydd fitamin a ddefnyddir yn y metaboledd atgyweirio hwn yw niacin, Niacinamide, ac Anya ribose. Gellir cymryd y cyfansoddion hyn o'r diet, o'r enw fitamin B3 neu niacin. Fodd bynnag, mae'r cyfansoddion hyn hefyd yn cael eu cynhyrchu mewn celloedd a thrwy dreuliad NAD +. Mae'n ymddangos bod rhai o'r ensymau sy'n rhan o'r llwybrau adfer hyn wedi'u crynhoi yn y niwclews, a allai wneud iawn am lefel y defnydd o NAD + yn yr organelle. Mae ymateb adferol yn hanfodol mewn bodau dynol; mae diffyg niacin yn y diet yn achosi clefyd croen diffyg fitamin. [10] Yn adwaith rhydocs NAD +, ni fydd y cylchrediad rhwng ffurflenni ocsideiddio a lleihau yn newid lefel gyffredinol y coenzyme, felly galw uchel NAD + yw'r defnydd cyson o coenzyme yn yr adwaith.

Mae micro-organebau yn defnyddio gwahanol ffyrdd o adfer na mamaliaid. [11] Mae rhai pathogenau, fel Candida cerevisiae a Haemophilus influenzae, yn fathau diffyg maeth o NAD +, felly ni allant syntheseiddio NAD +, ond mae ganddynt ddefnyddiau adferol hefyd, felly maent yn dibynnu ar NAD + tramor neu ragflaenwyr eraill. Yr hyn sy'n fwy o syndod yw nad oes gan Chlamydia trachomatis, y pathogen mewngellol, biosynthesis NAD + a NADP +, nac unrhyw ymgeisydd genynnau adnabyddadwy, a rhaid iddo gael y coenzymes hyn gan ei westeiwr.

Effaith

Mae NAD + yn chwarae sawl rôl bwysig mewn metaboledd. Mae'n gweithredu fel coenzyme yn yr adwaith rhydocs fel ôl-ran y rhan ribose ADP yn adwaith ribosylation ADP, fel rhagflaenydd yr ail moleciwl cylchol ADP moleciwlaidd negesydd, ac fel swbstrad y ligase DNA bacteriol a'r grŵp, fe'i gelwir. yr ensym distaw, sy'n defnyddio NAD + i dynnu'r grŵp asetyl o'r protein. Yn ogystal â swyddogaeth metabolig, mae NAD + yn ymddangos fel niwcleotidau adenin, a all ryddhau celloedd yn ddigymell trwy fecanweithiau rheoleiddio, felly gall chwarae rhan allgellog bwysig. [12]

Mae NAD + yn foleciwl sy'n darparu egni a geir ym mhob cell o'r corff, a ddefnyddir i fetaboli, adeiladu celloedd newydd, gwrthsefyll radicalau rhydd a difrod DNA, ac anfon signalau mewn celloedd. Mae'n galluogi mitocondria i drosi'r bwyd rydyn ni'n ei fwyta yn egni sydd ei angen ar ein corff i gynnal ei holl swyddogaethau. Mae hefyd angen "diffodd" genynnau sy'n cyflymu'r broses heneiddio. Mae NAD + yn hanfodol i fywyd. Mae swyddogaeth mitocondriaidd iach yn rhan bwysig o heneiddio dynol. Mae gan ein cyrff y gallu i wneud NAD + o'r cynhwysion yn y bwyd rydyn ni'n ei fwyta. Mae astudiaethau arbrofol ar anifeiliaid a phobl wedi dangos bod lefel NAD + yn gostwng yn sylweddol gydag oedran. Mae'r dirywiad hwn yn ein rhoi mewn mwy o berygl o ddirywiad niwrogyhyrol, llai o iechyd metabolig cardiaidd, ac atgyweirio ac hydwythedd. Mae gwyddonwyr o sefydliadau ymchwil enwog wedi bod yn astudio strategaethau gwella NAD + fel triniaeth ar gyfer clefydau dirywiol sy'n gysylltiedig â heneiddio. Mae ymchwil yn dangos bod NAD + yn chwarae rhan unigryw mewn amddiffyn cyhyrau a meinwe, ond hefyd yn gwella'r cylch bywyd. (O wikipedia.org, a luniwyd gan

www.hsppharma.com)

Cyfeirnod:

1.     [Warburg O, Christian W (1936). "Pyridin, der wasserstoffübertragende bestandteil von gärungsfermenten (pyridin-nucleotide)" [Pyridin, cydran trosglwyddo hydrogen yr ensymau eplesu (niwcleotid pyridin)]. Biochemische Zeitschrift (yn Almaeneg). 287: 291. doi: 10.1002 / hlca.193601901199.]

2.     ^ [Reiss PD, Zuurendonk PF, Veech RL (1984). "Mesur purin meinwe, pyrimidine, a niwcleotidau eraill trwy gromatograffaeth hylif perfformiad uchel cywasgiad rheiddiol". Rhefrol. 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). "Lefelau NAD + Mitochondrial Maethol-Sensitif Maethol Celloedd 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. Lefelau NAD ⁺ Mitochondrial Maethol-Sensitif Maethol Celloedd Dictate . 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). "Adnabod y cludwr mitochondrial NAD + yn Saccharomyces cerevisiae". J. Biol. Chem. 281 (3): 1524–31. doi: 10.1074 / jbc.M510425200. PMID 16291748. ]

6.     ^ [Schafer FQ, Buettner GR (2001). "Amgylchedd Redox y gell fel y'i gwelir trwy gyflwr rhydocs y cwpl glutathione disulfide / glutathione". Med 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). "Rheoleiddio swyddogaeth craiddydd gan NADH niwclear". Gwyddoniaeth. 295 (5561): 1895–7. doi: 10.1126 / gwyddoniaeth.1069300. PMID 11847309. ]

8.     ^ [Katoh A, Uenohara K, Akita M, Hashimoto T (2006). "Mae Camau Cynnar yn y Biosynthesis NAD yn Arabidopsis yn Dechrau gydag Aspartate ac Occur in the Plastid". Ffiseg planhigion. 141 (3): 851–7. doi: 10.1104 / tt.106.081091. PMC 1489895 Yn hygyrch iawn. PMID 16698895. ]

9.     ^ [Raffaelli N, Finaurini L, Mazzola F, Pucci L, Sorci L, Amici A, Magni G (2004). "Nodweddu twbercwlosis Mycobacterium NAD kinase: dadansoddiad swyddogaethol o'r ensym hyd llawn gan fwtagenesis wedi'i gyfeirio at y safle". Biocemeg. 43 (23): 7610–7. doi: 10.1021 / bi049650w. PMID 15182203. ]

10. ^ [Henderson LM (1983). "Niacin". Annu. Parch 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). "Ailadeiladu metaboledd NAD ewcaryotig". 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). "Swyddogaethau sy'n dod i'r amlwg niwcleotidau pyridin allgellog". Mol Med. 12 (11–12): 324–7. doi: 10.2119 / 2006-00075.Billington. PMC 1829198 Yn hygyrch iawn. PMID 17380199 ]