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]
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 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]
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 .
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]
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.