stringtranslate.com

Никотинамидадениндинуклеотидфосфат

Никотинамидадениндинуклеотидфосфат , сокращенно НАДФ + или, в старых обозначениях, ТПН (трифосфопиридиннуклеотид), является кофактором , используемым в анаболических реакциях , таких как цикл Кальвина и синтез липидов и нуклеиновых кислот , которые требуют НАДФН в качестве восстанавливающего агента («водород источник'). НАДФН – восстановленная форма, тогда как НАДФ + – окисленная форма. НАДФ + используется всеми формами клеточной жизни. [1]

НАДФ + отличается от НАД + наличием дополнительной фосфатной группы в 2'-положении рибозного кольца , несущего адениновую часть . Этот дополнительный фосфат добавляется НАД + киназой и удаляется НАДФ + фосфатазой. [2]

Биосинтез

НАДФ +

В общем, НАДФ + синтезируется раньше НАДФН. Такая реакция обычно начинается с НАД + либо по пути de-novo, либо по пути спасения, при этом НАД + -киназа добавляет дополнительную фосфатную группу. АДФ-рибозилциклаза позволяет синтезировать никотинамид по пути спасения, а НАДФ + фосфатаза может превращать НАДФН обратно в НАДН для поддержания баланса. [1] Некоторые формы НАД + киназы, особенно в митохондриях, также могут принимать НАДН, чтобы превратить его непосредственно в НАДФН. [3] [4] Прокариотический путь менее изучен, но со всеми похожими белками этот процесс должен работать одинаковым образом. [1]

НАДФН

НАДФН образуется из НАДФ + . Основным источником НАДФН у животных и других нефотосинтезирующих организмов является пентозофосфатный путь , осуществляемый глюкозо-6-фосфатдегидрогеназой (G6PDH) на первом этапе. Пентозофосфатный путь также производит пентозу, другую важную часть НАД(Ф)Н, из глюкозы. Некоторые бактерии также используют G6PDH для пути Энтнера-Дудорова , но производство НАДФН остается прежним. [1]

Ферредоксин-НАДФ + редуктаза , присутствующая во всех сферах жизни, является основным источником НАДФН в фотосинтезирующих организмах, включая растения и цианобактерии. Он появляется на последнем этапе электронной цепи световых реакций фотосинтеза . Он используется в качестве восстановителя в реакциях биосинтеза в цикле Кальвина , чтобы ассимилировать углекислый газ и помочь превратить углекислый газ в глюкозу. Он выполняет функции принятия электронов и в других нефотосинтетических путях: он необходим для восстановления нитратов в аммиак для ассимиляции растениями в азотном цикле и в производстве масел. [1]

Существует несколько других, менее известных механизмов образования НАДФН, каждый из которых зависит от присутствия митохондрий у эукариот. Ключевыми ферментами в этих процессах, связанных с метаболизмом углерода, являются НАДФ-связанные изоформы яблочного фермента , изоцитратдегидрогеназы (ИДГ) и глутаматдегидрогеназы . В этих реакциях НАДФ + действует подобно НАД + в других ферментах как окислитель. [5] Механизм изоцитратдегидрогеназы, по-видимому, является основным источником НАДФН в жировых и, возможно, также клетках печени. [6] Эти процессы также обнаружены у бактерий. Бактерии также могут использовать с той же целью НАДФ-зависимую глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназу . Как и пентозофосфатный путь, эти пути связаны с частью гликолиза . [1] Другой путь, связанный с углеродным метаболизмом, участвующий в генерации НАДФН, - это митохондриальный фолатный цикл, в котором в основном используется серин в качестве источника одноуглеродных единиц для поддержания синтеза нуклеотидов и окислительно-восстановительного гомеостаза в митохондриях. Недавно было высказано предположение, что митохондриальный фолатный цикл является основным фактором, способствующим образованию НАДФН в митохондриях раковых клеток. [7]

НАДФН также может вырабатываться путями, не связанными с углеродным метаболизмом. Ферредоксинредуктаза является таким примером. Никотинамиднуклеотидтрансгидрогеназа переносит водород между НАД(Ф)Н и НАД(Ф) + и обнаруживается в митохондриях эукариот и многих бактериях. Есть версии, работа которых зависит от протонного градиента , и версии, которые этого не делают. Некоторые анаэробные организмы используют НАДФ + -связанную гидрогеназу , отрывая гидрид от газообразного водорода с образованием протона и НАДФН. [1]

Как и НАДН , НАДФН флуоресцентен . НАДФН в водном растворе, возбужденный при поглощении никотинамида ~ 335 нм (вблизи УФ), имеет флуоресцентное излучение с максимумом при 445-460 нм (от фиолетового до синего). НАДФ + не имеет заметной флуоресценции. [8]

Функция

НАДФН обеспечивает восстановители, обычно атомы водорода, для реакций биосинтеза и окислительно-восстановительных процессов , участвующих в защите от токсичности активных форм кислорода (АФК), позволяя регенерацию глутатиона (GSH). [9] НАДФН также используется для анаболических путей, таких как синтез холестерина , синтез стероидов, [10] синтез аскорбиновой кислоты, [10] синтез ксилита, [10] синтез цитозольных жирных кислот [10] и удлинение микросомальной цепи жирных кислот .

Система НАДФН также отвечает за выработку свободных радикалов в иммунных клетках с помощью НАДФН-оксидазы . Эти радикалы используются для уничтожения болезнетворных микроорганизмов в процессе, называемом респираторным взрывом . [11] Он является источником восстанавливающих эквивалентов гидроксилирования цитохрома P450 ароматических соединений , стероидов , спиртов и лекарств .

Стабильность

НАДН и НАДФН очень стабильны в основных растворах, но НАД + и НАДФ + в основных растворах разлагаются до флуоресцентного продукта, который можно удобно использовать для количественного анализа. И наоборот, НАДФН и НАДН разлагаются в кислых растворах, тогда как НАД + /НАДФ + довольно устойчивы к кислоте. [12]

Ферменты, использующие НАДФ(Н) в качестве кофермента.

Ферменты, использующие НАДФ(Н) в качестве субстрата

В 2018 и 2019 годах появились первые два сообщения о ферментах, катализирующих удаление 2'-фосфата НАДФ(Н) у эукариот. Сначала сообщалось о цитоплазматическом белке MESH1 ( Q8N4P3 ) [15] , затем о митохондриальном белке ноктюрнине [16] [17] . Следует отметить, что структуры и связывание НАДФН MESH1 (5VXA) и ноктюрнина (6NF0) не связаны.

Шаровидные модели НАДФ+ и НАДФН.
  • НАДФ+
    НАДФ+
  • НАДФН
    НАДФН

Рекомендации

  1. ^ abcdefg Spaans SK, Weusthuis RA, van der Oost J, Kengen SW (2015). «НАДФН-генерирующие системы у бактерий и архей». Границы микробиологии . 6 : 742. дои : 10.3389/fmicb.2015.00742 . ПМЦ  4518329 . ПМИД  26284036.
  2. ^ Каваи С., Мурата К. (апрель 2008 г.). «Структура и функция НАД-киназы и НАДФ-фосфатазы: ключевые ферменты, регулирующие внутриклеточный баланс НАД(Н) и НАДФ(Н)». Бионауки, биотехнологии и биохимия . 72 (4): 919–30. дои : 10.1271/bbb.70738 . ПМИД  18391451.
  3. ^ Ивахаси Ю., Хитошио А., Тадзима Н., Накамура Т. (апрель 1989 г.). «Характеристика НАДН-киназы из Saccharomyces cerevisiae». Журнал биохимии . 105 (4): 588–93. doi : 10.1093/oxfordjournals.jbchem.a122709. ПМИД  2547755.
  4. ^ Ивахаси Ю., Накамура Т. (июнь 1989 г.). «Локализация НАДН-киназы во внутренней мембране митохондрий дрожжей». Журнал биохимии . 105 (6): 916–21. doi : 10.1093/oxfordjournals.jbchem.a122779. ПМИД  2549021.
  5. ^ Ханукоглу I, Рапопорт Р. (февраль – май 1995 г.). «Пути и регуляция продукции НАДФН в стероидогенных митохондриях». Эндокринные исследования . 21 (1–2): 231–41. дои : 10.3109/07435809509030439. ПМИД  7588385.
  6. ^ Палмер, Майкл. «10.4.3 Поставка НАДФН для синтеза жирных кислот». Конспекты курса обмена веществ . Архивировано из оригинала 6 июня 2013 года . Проверено 6 апреля 2012 г.
  7. ^ Сиккарезе, Ф.; Чиминале, В. (июнь 2017 г.). «Бегство от смерти: митохондриальный окислительно-восстановительный гомеостаз в раковых клетках». Передний Онкол . 7 : 117. doi : 10.3389/fonc.2017.00117 . ПМК 5465272 . ПМИД  28649560. 
  8. ^ Блэкер, Томас С.; Манн, Зои Ф.; Гейл, Джонатан Э.; Зиглер, Матиас; Бэйн, Ангус Дж.; Сабадкай, Дьёрдь; Дюшен, Майкл Р. (29 мая 2014 г.). «Разделение флуоресценции НАДН и НАДФН в живых клетках и тканях с использованием FLIM». Природные коммуникации . ООО «Спрингер Сайенс энд Бизнес Медиа». 5 (1): 3936. Бибкод : 2014NatCo...5.3936B. дои : 10.1038/ncomms4936 . ISSN  2041-1723. ПМК 4046109 . ПМИД  24874098. 
  9. ^ Раш Г.Ф., Горски-младший, Риппл М.Г., Совински Дж., Бугельски П., Хьюитт В.Р. (май 1985 г.). «Вызванное органическим гидропероксидом перекисное окисление липидов и гибель клеток в изолированных гепатоцитах». Токсикология и прикладная фармакология . 78 (3): 473–83. дои : 10.1016/0041-008X(85)90255-8. ПМИД  4049396.
  10. ^ abcd Родвелл, Виктор (2015). Иллюстрированная биохимия Харпера, 30-е издание . США: МакГроу Хилл. стр. 123–124, 166, 200–201. ISBN 978-0-07-182537-5.
  11. ^ Огава К., Сузуки К., Окуцу М., Ямазаки К., Синкай С. (октябрь 2008 г.). «Связь повышенных уровней активных форм кислорода нейтрофилов с вялотекущим воспалением у пожилых людей». Иммунитет и старение . 5:13 . дои : 10.1186/1742-4933-5-13 . ПМЦ 2582223 . ПМИД  18950479. 
  12. ^ Пассонно, Джанет (1993). Ферментативный анализ: практическое руководство . Тотова, Нью-Джерси: Humana Press. п. 3,10. ISBN 978-0-89603-238-5. ОСЛК  26397387.
  13. ^ Ханукоглу I (декабрь 2017 г.). «Сохранение фермент-коферментных интерфейсов в FAD и НАДФ-связывающем адренодоксинредуктазе-повсеместном ферменте». Журнал молекулярной эволюции . 85 (5–6): 205–218. Бибкод : 2017JMolE..85..205H. дои : 10.1007/s00239-017-9821-9. PMID  29177972. S2CID  7120148.
  14. ^ Ханукоглу I (декабрь 1992 г.). «Стероидогенные ферменты: структура, функции и роль в регуляции биосинтеза стероидных гормонов». Журнал биохимии стероидов и молекулярной биологии . 43 (8): 779–804. дои : 10.1016/0960-0760(92)90307-5. PMID  22217824. S2CID  112729.
  15. ^ Дин CKC, Роуз Дж, Ву Дж, Сунь Т, Чен Кюй, Чен ПХ, Сюй Э, Тянь С, Акинвунтан Дж, Гуань З, Чжоу П, Чи JTA (2018). «Строгий ответ млекопитающих, опосредованный цитозольной НАДФН-фосфатазой MESH1». биоRxiv . дои : 10.1101/325266 .
  16. ^ Эстрелла М.А., Ду Дж., Чен Л., Рат С., Прангли Э., Читракар А., Аоки Т., Шедл П., Рабиновиц Дж., Коренных А. (2019). «Метаболиты НАДФ + и НАДФН являются мишенями циркадного белка ноктюрнина (свернувшегося)». биоRxiv . 10 (1): 2367. дои : 10.1101/534560 . ПМК 6542800 . ПМИД  31147539. 
  17. ^ Эстрелла М.А., Ду Дж., Чен Л., Рат С., Прангли Э., Читракар А. и др. (май 2019 г.). «+ и НАДФН являются мишенями циркадного белка Nocturnin (Curled)». Природные коммуникации . 10 (1): 2367. doi : 10.1038/s41467-019-10125-z. ПМК 6542800 . ПМИД  31147539.