Μετάβαση στο περιεχόμενο

Φωσφορικό νικοτιναμιδοαδενινοδινουκλεοτίδιο

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Φωσφορικό νικοτιναμιδοαδενινοδινουκλεοτίδιο
Αναγνωριστικά
53-59-8 ΝαιY
ChEBI CHEBI:44409 ΝαιY
ChEMBL ChEMBL2364573 N
ChemSpider 5674 ΝαιY
InChI=1S/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 ΝαιY
Key: XJLXINKUBYWONI-NNYOXOHSSA-N ΝαιY

InChI=1/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
Key: XJLXINKUBYWONI-NNYOXOHSBN
Jmol 3Δ Πρότυπο Image
MeSH NADP
PubChem 5885
O=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
UNII BY8P107XEP ΝαιY
Ιδιότητες
C21H28N7O17P3+(οξειδωμένο)
C21H29N7O17P3 (αναγμένο)
Μοριακή μάζα 744,4 g/mol (οξειδωμένο)
745,4 g/mol (αναγμένο)
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες (25°C, 100 kPa).
 N (verify) Τι είναι ΝαιY/N?)
Infobox references

Φωσφορικό νικοτιναμιδοαδενινοδινουκλεοτίδιο, NADP) (Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate)[1][2] (ή, παλαιότερα, τριφωσφοπυριδινονουκλεοτίδιο (triphosphopyridine nucleotide TPN)), είναι ένας συμπαράγοντας που χρησιμοποιείται σε αναβολικές αντιδράσεις, όπως ο κύκλος του Κάλβιν και οι συνθέσεις λιπιδίων και νουκλεϊκών οξέων, οι οποίες απαιτούν NADPH ως αναγωγικό παράγοντα (πηγή υδρογόνου). Το NADPH είναι η αναγμένη μορφή, ενώ το NADP+ είναι η οξειδωμένη μορφή. Το NADP+ χρησιμοποιείται από όλες τις μορφές κυτταρικής ζωής. Το NADP+ είναι απαραίτητο για τη ζωή επειδή είναι απαραίτητο για την κυτταρική αναπνοή.[3]

Το NADP+ διαφέρει από το NAD+ λόγω της παρουσίας μιας επιπλέον φωσφορικής ομάδας στη θέση 2' του δακτυλίου της ριβόζης που φέρει το τμήμα της αδενίνης. Αυτό το επιπλέον φωσφορικό προστίθεται από την κινάση NAD+ και απομακρύνεται από την φωσφατάση NADP+.[4]

Βιοσύνθεση

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

NADP+

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Γενικά, το NADP+ συντίθεται πριν από το NADPH. Μια τέτοια αντίδραση ξεκινά συνήθως με NAD+ είτε από την νέα είτε από την οδό διάσωσης, με την NAD+ κινάση να προσθέτει την επιπλέον φωσφορική ομάδα. Η κυκλάση του ριβοζυλ-ADP επιτρέπει τη σύνθεση από νικοτιναμίδιο στην οδό διάσωσης, και η NADP+ φωσφατάση μπορεί να μετατρέψει το NADPH πίσω σε NADH για να διατηρήσει μια ισορροπία.[3] Ορισμένες μορφές της κινάσης NAD+, κυρίως αυτή στα μιτοχόνδρια, μπορούν επίσης να δεχτούν NADH για να το μετατρέψουν απευθείας σε NADPH.[5][6] Η προκαρυωτική οδός είναι λιγότερο κατανοητή, αλλά με όλες τις παρόμοιες πρωτεΐνες η διαδικασία θα πρέπει να λειτουργεί με παρόμοιο τρόπο.[3]

NADPH

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το NADPH παράγεται από το NADP+. Η κύρια πηγή NADPH σε ζώα και άλλους μη φωτοσυνθετικούς οργανισμούς είναι η οδός των φωσφορικών πεντοζών, μέσω της αφυδρογονάσης της 6-φωσφορικής γλυκόζης (G6PDH) στο πρώτο βήμα. Η οδός των φωσφορικών πεντοζών παράγει επίσης πεντόζη, ένα άλλο σημαντικό μέρος του NAD(P)H, από γλυκόζη. Ορισμένα βακτήρια χρησιμοποιούν επίσης G6PDH για την οδό Entner-Doudoroff, αλλά η παραγωγή NADPH παραμένει η ίδια.[3]

Η αναγωγάση της φερεδοξίνης–NADP+, που υπάρχει σε όλους τους τομείς της ζωής, αποτελεί σημαντική πηγή NADPH σε φωτοσυνθετικούς οργανισμούς, συμπεριλαμβανομένων των φυτών και των κυανοβακτηρίων. Εμφανίζεται στο τελευταίο βήμα της ηλεκτρονικής αλυσίδας των φωτοαντιδράσεων της φωτοσύνθεσης. Χρησιμοποιείται ως αναγωγική δύναμη για τις βιοσυνθετικές αντιδράσεις στον κύκλο του Κάλβιν για την αφομοίωση του διοξειδίου του άνθρακα και τη μετατροπή του διοξειδίου του άνθρακα σε γλυκόζη. Έχει λειτουργίες στην αποδοχή ηλεκτρονίων και σε άλλες μη φωτοσυνθετικές οδούς: είναι απαραίτητη στην αναγωγή των νιτρικών σε αμμωνία για την αφομοίωση των φυτών στον κύκλο του αζώτου και στην παραγωγή ελαίων.[3]

Υπάρχουν αρκετοί άλλοι λιγότερο γνωστοί μηχανισμοί παραγωγής NADPH, οι οποίοι εξαρτώνται όλοι από την παρουσία μιτοχονδρίων στα ευκαρυωτικά κύτταρα. Τα βασικά ένζυμα σε αυτές τις διεργασίες που σχετίζονται με τον μεταβολισμό του άνθρακα είναι οι ισομορφές του μηλικού ενζύμου, της ισοκιτρικής αφυδρογονάσης (IDH) και της γλουταμινικής αφυδρογονάσης που συνδέονται με το NADP. Σε αυτές τις αντιδράσεις, το NADP+ δρα όπως το NAD+ σε άλλα ένζυμα ως οξειδωτικός παράγοντας.[7] Ο μηχανισμός της ισοκιτρικής αφυδρογονάσης φαίνεται να είναι η κύρια πηγή NADPH στο λίπος και πιθανώς και στα ηπατικά κύτταρα.[8] Αυτές οι διεργασίες εντοπίζονται επίσης στα βακτήρια. Τα βακτήρια μπορούν επίσης να χρησιμοποιήσουν μια αφυδρογονάση της 3-φωσφορικής γλυκεριναλδεΰδης που εξαρτάται από το NADP για τον ίδιο σκοπό. Όπως και η οδός των φωσφορικών πεντοζών, αυτές οι οδοί σχετίζονται με μέρη της γλυκόλυσης.[3] Μια άλλη οδός που σχετίζεται με τον μεταβολισμό του άνθρακα και εμπλέκεται στην παραγωγή NADPH είναι ο μιτοχονδριακός κύκλος του φυλλικού οξέος, ο οποίος χρησιμοποιεί κυρίως σερίνη ως πηγή μονάδων ενός ατόμου άνθρακα για τη διατήρηση της σύνθεσης νουκλεοτιδίων και της οξειδοαναγωγικής ομοιόστασης στα μιτοχόνδρια. Ο μιτοχονδριακός κύκλος του φυλλικού οξέος έχει πρόσφατα προταθεί ως ο κύριος παράγοντας που συμβάλλει στην παραγωγή NADPH στα μιτοχόνδρια των καρκινικών κυττάρων.[9]

Το NADPH μπορεί επίσης να παραχθεί μέσω οδών που δεν σχετίζονται με τον μεταβολισμό του άνθρακα. Η αναγωγάση φερρεδοξίνης είναι ένα τέτοιο παράδειγμα. Η διαϋδρογονάση του νικοτιναμιδονουκλεοτιδίου (Nicotinamide nucleotide transhydrogenase) μεταφέρει το υδρογόνο μεταξύ NAD(P)H και NAD(P)+ και βρίσκεται σε ευκαρυωτικά μιτοχόνδρια και σε πολλά βακτήρια. Υπάρχουν εκδοχές που εξαρτώνται από μια βαθμίδα πρωτονίων για να λειτουργήσουν και εκδοχές που δεν εξαρτώνται. Ορισμένοι αναερόβιοι οργανισμοί χρησιμοποιούν υδρογονάση συνδεδεμένη με NADP+, αποσπώντας ένα υδρίδιο από το αέριο υδρογόνο για να παράγουν ένα πρωτόνιο και NADPH.[3]

Όπως το NADH, το NADPH είναι φθορίζον. Το NADPH σε υδατικό διάλυμα, διεγερμένο στην απορρόφηση νικοτιναμιδίου ~335 nm (εγγύς υπεριώδη ακτινοβολία), έχει εκπομπή φθορισμού που κορυφώνεται στα 445-460 nm (ιώδες έως γαλάζιο). Το NADP+ δεν έχει αξιόλογο φθορισμό.[10]

Λειτουργία

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το NADPH παρέχει τους αναγωγικούς παράγοντες, συνήθως άτομα υδρογόνου, για βιοσυνθετικές αντιδράσεις και την οξειδοαναγωγή που εμπλέκεται στην προστασία από την τοξικότητα των δραστικών μορφών οξυγόνου (ROS), επιτρέποντας την αναγέννηση της γλουταθειόνης (GSH).[11] Το NADPH χρησιμοποιείται επίσης για αναβολικές οδούς, όπως σύνθεση χοληστερόλης, σύνθεση στεροειδών,[12] σύνθεση ασκορβικού οξέος,[12] σύνθεση ξυλιτόλης,[12] σύνθεση κυτυτταροδιαλυματικών λιπαρών οξέων [12] και μικροσωμική επιμήκυνση αλυσίδας λιπαρών οξέων.

Το σύστημα NADPH είναι επίσης υπεύθυνο για την παραγωγή ελεύθερων ριζών στα ανοσοκύτταρα από την οξειδάση NADPH. Αυτές οι ρίζες χρησιμοποιούνται για την καταστροφή παθογόνων οργανισμών σε μια διαδικασία που ονομάζεται αναπνευστική έκρηξη (respiratory burst).[13] Είναι η πηγή αναγωγικών ισοδυνάμων για την υδροξυλίωση του κυτοχρώματος P450 των αρωματικών ενώσεων, των στεροειδών, της αιθανόλης και των φαρμάκων.

Σταθερότητα

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Τα NADH και NADPH είναι πολύ σταθερά σε βασικά διαλύματα, αλλά τα NAD+ και NADP+ αποικοδομούνται σε βασικά διαλύματα σε ένα φθορίζον προϊόν που μπορεί να χρησιμοποιηθεί εύκολα για ποσοτικοποίηση. Αντίθετα, τα NADPH και NADH αποικοδομούνται από όξινα διαλύματα, ενώ τα NAD+/NADP+ είναι μέτρια σταθερά σε οξύ.[14][15]

Ένζυμα που χρησιμοποιούν NADP(H) ως συνένζυμο

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Πολλά ένζυμα που συνδέονται με το NADP μοιράζονται μια κοινή υπερδευτερογενή δομή που ονομάζεται πτυχή Rossmann. Η αρχική πτυχή βήτα-άλφα-βήτα (βαβ) είναι το πιο συντηρημένο τμήμα των πτυχών Rossmann. Αυτό το τμήμα έρχεται σε επαφή με το τμήμα ADP του NADP. Επομένως, ονομάζεται επίσης πτυχή βαβ που συνδέεται με ADP.[16]

  • Αναγωγάση αδρενοδοξίνης: Αυτό το ένζυμο υπάρχει πανταχού παρόν στους περισσότερους οργανισμούς.[17] Μεταφέρει δύο ηλεκτρόνια από το NADPH στο FAD. Στα σπονδυλωτά, χρησιμεύει ως το πρώτο ένζυμο στην αλυσίδα των μιτοχονδριακών συστημάτων P450 που συνθέτουν στεροειδείς ορμόνες.[18]

Ένζυμα που χρησιμοποιούν NADP(H) ως υπόστρωμα

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το 2018 και το 2019, εμφανίστηκαν οι δύο πρώτες αναφορές για ένζυμα που καταλύουν την απομάκρυνση του 2' φωσφορικού του NADP(H) σε ευκαρυωτικά κύτταρα. Πρώτα η κυτταροπλασματική πρωτεΐνη MESH1 (Q8N4P3),[19] κατόπιν αναφέρθηκε η μιτοχονδριακή πρωτεΐνη νoκτουρνίνη (nocturnin)[20] Αξίζει να σημειωθεί ότι οι δομές και η σύνδεση NADPH της MESH1 (5VXA) και της νοκτουρνίνης (6NF0) δεν σχετίζονται.

Πρότυπα σφαιρών και ράβδων του NADP+ και του NADPH
NADP+
NADP+
NADP+  
NADPH
NADPH
NADPH 

Παραπομπές

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
  1. ↑ «NADP nicotinamide-adenine-dinucleotide phosphate». PubChem (στα Αγγλικά). U.S. National Library of Medicine. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 17 Νοεμβρίου 2020. Ανακτήθηκε στις 22 Αυγούστου 2024.
  2. ↑ Karlson P (12 Μαΐου 2014). Introduction to Modern Biochemistry (στα Αγγλικά). Academic Press. ISBN 978-1-4832-6778-4.
  3. 1 2 3 4 5 6 7 «NADPH-generating systems in bacteria and archaea». Frontiers in Microbiology 6: 742. 2015. doi:10.3389/fmicb.2015.00742. PMID 26284036.
  4. ↑ «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): 919–930. April 2008. doi:10.1271/bbb.70738. PMID 18391451.
  5. ↑ «Characterization of NADH kinase from Saccharomyces cerevisiae». Journal of Biochemistry 105 (4): 588–593. April 1989. doi:10.1093/oxfordjournals.jbchem.a122709. PMID 2547755.
  6. ↑ «Localization of the NADH kinase in the inner membrane of yeast mitochondria». Journal of Biochemistry 105 (6): 916–921. June 1989. doi:10.1093/oxfordjournals.jbchem.a122779. PMID 2549021.
  7. ↑ «Routes and regulation of NADPH production in steroidogenic mitochondria». Endocrine Research 21 (1–2): 231–241. Feb–May 1995. doi:10.3109/07435809509030439. PMID 7588385.
  8. ↑ Palmer M. «10.4.3 Supply of NADPH for fatty acid synthesis». Metabolism Course Notes. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 6 Ιουνίου 2013. Ανακτήθηκε στις 6 Απριλίου 2012.
  9. ↑ «Escaping Death: Mitochondrial Redox Homeostasis in Cancer Cells». Frontiers in Oncology 7. June 2017. doi:10.3389/fonc.2017.00117. PMID 28649560.
  10. ↑ «Separating NADH and NADPH fluorescence in live cells and tissues using FLIM». Nature Communications (Springer Science and Business Media LLC) 5 (1). May 2014. doi:10.1038/ncomms4936. PMID 24874098. Bibcode: 2014NatCo...5.3936B.
  11. ↑ «Organic hydroperoxide-induced lipid peroxidation and cell death in isolated hepatocytes». Toxicology and Applied Pharmacology 78 (3): 473–483. May 1985. doi:10.1016/0041-008X(85)90255-8. PMID 4049396. Bibcode: 1985ToxAP..78..473R.
  12. 1 2 3 4 Rodwell V (2015). Harper's illustrated Biochemistry, 30th edition. USA: McGraw Hill. σελίδες 123–124, 166, 200–201. ISBN 978-0-07-182537-5.
  13. ↑ «The association of elevated reactive oxygen species levels from neutrophils with low-grade inflammation in the elderly». Immunity & Ageing 5. October 2008. doi:10.1186/1742-4933-5-13. PMID 18950479.
  14. ↑ Passonneau J (1993). Enzymatic analysis : a practical guide. Totowa, NJ: Humana Press. σελ. 3,10. ISBN 978-0-89603-238-5. OCLC 26397387.
  15. ↑ «Extraction and Quantitation of Nicotinamide Adenine Dinucleotide Redox Cofactors». Antioxidants & Redox Signaling 28 (3): 167–179. January 2018. doi:10.1089/ars.2017.7014. PMID 28497978.
  16. ↑ «Proteopedia: Rossmann fold: A beta-alpha-beta fold at dinucleotide binding sites». Biochem Mol Biol Educ 43 (3): 206–9. 2015. doi:10.1002/bmb.20849. PMID 25704928.
  17. ↑ «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. December 2017. doi:10.1007/s00239-017-9821-9. PMID 29177972. Bibcode: 2017JMolE..85..205H.
  18. ↑ «Steroidogenic enzymes: structure, function, and role in regulation of steroid hormone biosynthesis». The Journal of Steroid Biochemistry and Molecular Biology 43 (8): 779–804. December 1992. doi:10.1016/0960-0760(92)90307-5. PMID 22217824. https://archive.org/details/sim_journal-of-steroid-biochemistry-and-molecular-biology_1992-12_43_8/page/n53.
  19. ↑ «MESH1 is a cytosolic NADPH phosphatase that regulates ferroptosis». Nature Metabolism 2 (3): 270–277. 2020. doi:10.1038/s42255-020-0181-1. PMID 32462112.
  20. ↑ «The metabolites NADP+ and NADPH are the targets of the circadian protein Nocturnin (Curled)». Nature Communications 10 (1). 2019. doi:10.1038/s41467-019-10125-z. PMID 31147539. Bibcode: 2019NatCo..10.2367E.
Ανακτήθηκε από "https://el.wikipedia.org/w/index.php?title=Φωσφορικό_νικοτιναμιδοαδενινοδινουκλεοτίδιο&oldid=11432142"