Nikotinamid adenin dinukleotid-fosfat

Nikotinamid adenin dinukleotid-fosfat
Općenito
Hemijski spojNikotinamid adenin dinukleotid-fosfat
Molekularna formulaC21H29N7O17P3
CAS registarski broj53-59-8
SMILESO=C(N)c1ccc[n+](c1)[C@H]2[C@H](O)[C@H](O)[C@H](O2)COP([O-])(=O)OP(=O)(O)OC[C@H]3O[C@@H](n4cnc5c4ncnc5N)[C@@H]([C@@H]3O)OP(=O)(O)O
InChI1/C21H28N7O17P3/c22-17-12-19(25-7-24-17)28(8-26-12)21-16(44-46(33,34)35)14(30)11(43-21)6-41-48(38,39)45-47(36,37)40-5-10-13(29)15(31)20(42-10)27-3-1-2-9(4-27)18(23)32/h1-4,7-8,10-11,13-16,20-21,29-31H,5-6H2,(H7-,22,23,24,25,32,33,34,35,36,37,38,39)/t10-,11-,13-,14-,15-,16-,20-,21-/m1/s1
Osobine1
Rizičnost
NFPA 704
 
 
 
 
1 Gdje god je moguće korištene su SI jedinice. Ako nije drugačije naznačeno, dati podaci vrijede pri standardnim uslovima.

Nikotinamid adenin dinukleotid-fosfat, skraćeno NADP+ ili, po staroj oznaci, TPN (trifosfopiridin nukleotid), je kofaktor koji se koristi u anaboličkim reakcijama, kao što su Calvinov ciklus i sinteze lipida i nukleinskih kiselina, kojima je potreban NADPH kao redukcijsko sredstvo. Koriste ga svi oblici ćelijskog života.[1]

NADPH je reducirani oblik NADP+. NADP+ razlikuje se od NAD+ prisustvom dodatne fosfatne grupe na 2' položaju riboznog prstena koji nosi adeninski dio. Ovaj dodatni fosfat dodaje se NAD+ kinazom, a uklanja NADP+fosfatazom.[2]

Biosinteza

[uredi | uredi izvor]

NADP+

[uredi | uredi izvor]

Općenito, NADP+ sintetizira se prije nego što bude NADPH. Takva reakcija obično započinje sa NAD+ iz de novo ili sa puta za sanaciju, sa NAD+kinazom dodavanjem dodatne fosfatne grupe. NAD(P)+ nukleozidaza omogućava sintezu iz nikotinamida u putu spašavanja, a NADP + fosfataza može pretvoriti NADPH natrag u NADH da održi ravnotežu. Neki oblici NAD+ kinaze, posebno onaj u mitohondrijama, takođe mogu prihvatiti NADH da je pretvore direktno u NADP.[3][4] Prokariotski put je manje dobro razumljiv, ali sa svim sličnim proteinima i proces bi trebao teći na sličan način.

NADPH

[uredi | uredi izvor]

NADPH se proizvodi iz NADP+. Glavni izvor NADPH u životinja i ostalih nefotosintetskih organizama je put pentozo-fosfata, u prvom koraku od glukoza-6-fosfat-dehidrogenaze (G6PDH). Put pentoza-fosfata takođe proizvodi pentozu, drugi važan dio NAD(P)H, iz glukoze. Neke bakterije također koriste G6PDH za Entner-Doudoroffov put, ali proizvodnja NADPH ostaje ista.

Feredoksin-NADP+ reduktaza, prisutna u svim domenima života, glavni je izvor NADPH u fotosintetskim organizmima, uključujući biljke i cijanobakterije. Pojavljuje se u posljednjem koraku elektronskog lanca reakcije ns svjetlosti u fotosintezi. Koristi se kao redukcijska snaga za biosintetske reakcije u Calvinovom ciklusu za asimilaciju ugljik-dioksida i pomoć u njegovom pretvaranju u glukozu. Ima funkcije prihvatanja elektrona i u drugim nefotosintetskim putevima: potreban je za redukciju nitrata u amonijak za biljnu asimilaciju u ciklusu dušika i za proizvodnju ulja.

Postoji nekoliko drugih manje poznatih mehanizama stvaranja NADPH, koji svi u eukariotima ovise o prisustvu mitohondrija. Ključni enzimi u ovim procesima povezanim sa metabolizmom ugljika su izoforme jabučnog sistema, izocitrat dehidrogenaze (IDH) i glutamat dehidrogenaze povezane sa NADP. U tim reakcijama NADP+ djeluje poput NAD+ u drugim enzimima, kao oksidirajuće sredstvo.[5] Čini se da je mehanizam izocitrat-dehidrogenaze glavni izvor NADPH u masti, a možda i u ćelijama jetre.[6] Ovi procesi nalaze se i u bakterijama. Bakterije također mogu koristiti NADP-zavisnu gliceraldehid 3-fosfat dehidrogenazu u istu svrhu. Poput puta pentoza-fosfata, ovi putevi povezani su s dijelovima glikolize.

NADPH se također može generirati putem koji nije povezan sa metabolizmom ugljika. Takav je primjer feredoksin-reduktaza. Nikotinamid nukleotid transhidrogenaza prenosi vodik između NAD(P)H i NAD (P)+, a nalazi se u eukariotskim mitohondrijama i mnogim bakterijama. Postoje verzije koje ovise o protonskom gradijentu da rade i one koje ne rade. Neki anaerobni organizmi koriste NADP+vezanu hidrogenazu, izvlačeći hidrid iz plinovitog vodika za proizvodnju protona i NADPH.

Funkcija

[uredi | uredi izvor]

NADPH pruža ekvivalente redukcije za biosintetske reakcije i oksidaciju i redukciju koje su uključene u zaštitu od toksičnosti reaktivnih vrsta kisika (ROS), omogućavajući regeneraciju glutationa (GSH).[7] NADPH se također koristi za anaboličke puteve, kao što je sinteza holesterola, sinteza steroida,[8] sinteza askorbinske kiseline i ksilitola,[8] citosolnih masnih kiselina[8] i elomngacija mikrosomskih lanaca masnih kiselina.

NADPH sistem je također odgovoran za stvaranje slobodnih radikala u imunskim ćelijama, pomoću NADPH-oksidaza. Ovi radikali se koriste za uništavanje patogena u procesu zvanom respiratorni nalet.[9]

Izvor je redukcionih ekvivalenata za citohrom P450 hidroksilaciju aromatskih spojeva, steroida, alkohola i lijekova.

Enzimi koji koriste NADP(H) kao koenzim

[uredi | uredi izvor]
  • Adrenoksin-reduktaza: Ovaj enzim je prisutan svugdje u većini organizama[10] Prenosi dva elektrona iz NADPH u FAD. Kod kičmenjaka služi kao prvi enzim u lancu mitohondrijskih sistema P450, koji sintetišu steroidne hormone.[11]

Enzimi koji koriste NADP (H) kao supstrat

[uredi | uredi izvor]

U 2018. i 2019., pojavila su se prva dva izvještaja o enzimima koji kataliziraju uklanjanje 2 'fosfata NADP(H) u eukariotima. Prvo su izviješteni citoplazmatski protein MESH1 (Q8N4P3 Q8N4P3),[12]a zatim mitohondrijski protein nokturnin.[13][14] . Treba napomenuti da su strukture i NADPH vezanje MESH1 (5VXA) i nokturnina nisu (6NF0).

Model lopta i štap u NADP+ NADPH
  • NADP+
    NADP+
  • NADPH
    NADPH

Reference

[uredi | uredi izvor]
  1. ^ Spaans SK, Weusthuis RA, van der Oost J, Kengen SW (2015). "NADPH-generating systems in bacteria and archaea". Frontiers in Microbiology. 6: 742. doi:10.3389/fmicb.2015.00742. PMC 4518329. PMID 26284036.
  2. ^ Kawai S, Murata K (April 2008). "Structure and function of NAD kinase and NADP phosphatase: key enzymes that regulate the intracellular balance of NAD(H) and NADP(H)". Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry. 72 (4): 919–30. doi:10.1271/bbb.70738. PMID 18391451.
  3. ^ Iwahashi Y, Hitoshio A, Tajima N, Nakamura T (April 1989). "Characterization of NADH kinase from Saccharomyces cerevisiae". Journal of Biochemistry. 105 (4): 588–93. doi:10.1093/oxfordjournals.jbchem.a122709. PMID 2547755.
  4. ^ Iwahashi Y, Nakamura T (June 1989). "Localization of the NADH kinase in the inner membrane of yeast mitochondria". Journal of Biochemistry. 105 (6): 916–21. doi:10.1093/oxfordjournals.jbchem.a122779. PMID 2549021.
  5. ^ Hanukoglu I, Rapoport R (Feb–May 1995). "Routes and regulation of NADPH production in steroidogenic mitochondria". Endocrine Research. 21 (1–2): 231–41. doi:10.3109/07435809509030439. PMID 7588385.
  6. ^ Palmer, Michael. "10.4.3 Supply of NADPH for fatty acid synthesis". Metabolism Course Notes. Arhivirano s originala, 6 June 2013. Pristupljeno 6 April 2012.
  7. ^ Rush GF, Gorski JR, Ripple MG, Sowinski J, Bugelski P, Hewitt WR (May 1985). "Organic hydroperoxide-induced lipid peroxidation and cell death in isolated hepatocytes". Toxicology and Applied Pharmacology. 78 (3): 473–83. doi:10.1016/0041-008X(85)90255-8. PMID 4049396.
  8. ^ a b c Rodwell, Victor (2015). Harper's illustrated Biochemistry, 30th edition. USA: McGraw Hill. str. 123–124, 166, 200–201. ISBN 978-0-07-182537-5.
  9. ^ Ogawa K, Suzuki K, Okutsu M, Yamazaki K, Shinkai S (October 2008). "The association of elevated reactive oxygen species levels from neutrophils with low-grade inflammation in the elderly". Immunity & Ageing. 5: 13. doi:10.1186/1742-4933-5-13. PMC 2582223. PMID 18950479.
  10. ^ Hanukoglu I (December 2017). "Conservation of the Enzyme-Coenzyme Interfaces in FAD and NADP Binding Adrenodoxin Reductase-A Ubiquitous Enzyme". Journal of Molecular Evolution. 85 (5–6): 205–218. Bibcode:2017JMolE..85..205H. doi:10.1007/s00239-017-9821-9. PMID 29177972.
  11. ^ Hanukoglu I (December 1992). "Steroidogenic enzymes: structure, function, and role in regulation of steroid hormone biosynthesis". The Journal of Steroid Biochemistry and Molecular Biology. 43 (8): 779–804. doi:10.1016/0960-0760(92)90307-5. PMID 22217824.
  12. ^ Ding CKC, Rose J, Wu J, Sun T, Chen KY, Chen PH, Xu E, Tian S, Akinwuntan J, Guan Z, Zhou P, Chi JTA (2018). "Mammalian stringent-like response mediated by the cytosolic NADPH phosphatase MESH1". bioRxiv. doi:10.1101/325266.
  13. ^ Estrella MA, Du J, Chen L, Rath S, Prangley E, Chitrakar A, Aoki T, Schedl P, Rabinowitz J, Korennykh A (2019). "The Metabolites NADP+ and NADPH are the Targets of the Circadian Protein Nocturnin (Curled)". bioRxiv. doi:10.1101/534560.
  14. ^ Estrella MA, Du J, Chen L, Rath S, Prangley E, Chitrakar A, et al. (May 2019). "+ and NADPH are the targets of the circadian protein Nocturnin (Curled)". Nature Communications. 10 (1): 2367. doi:10.1038/s41467-019-10125-z. PMC 6542800. PMID 31147539.

Vanjski linkovi

[uredi | uredi izvor]

Šablon:Enzimski kofaktori