Никотинамидадениндинуклеотидфосфат
 | |
| Идентификаторы | |
|---|---|
3D model ( JSmol ) | |
| ЧЭБИ | |
| ЧЕМБЛ | |
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.000.163 |
| МеШ | НАДП |
ПабХим CID | |
| НЕКОТОРЫЙ | |
| Характеристики | |
| С 21 Ч 29 Н 7 О 17 П 3 | |
| Молярная масса | 744.416 g·mol −1 |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Никотинамидадениндинуклеотидфосфат , сокращенно НАДФ. + или, в более старых обозначениях, TPN (трифосфопиридиновый нуклеотид) является кофактором, используемым в анаболических реакциях , таких как цикл Кальвина и синтез липидов и нуклеиновых кислот , которые требуют НАДФН в качестве восстанавливающего агента («источника водорода»). НАДФН представляет собой восстановленную форму, тогда как НАДФ + является окисленной формой. НАДП + используется всеми формами клеточной жизни. [1]
НАДП + отличается от НАД + наличием дополнительной фосфатной группы в 2'-положении рибозного кольца, несущего адениновую часть . Этот дополнительный фосфат добавляется НАД. + киназой и удаляется НАДФ + фосфатаза. [2]
Биосинтез
[ редактировать ]НАДП +
[ редактировать ]В целом НАДП + синтезируется раньше НАДФН. Такая реакция обычно начинается с НАД. + либо из de novo, либо из пути спасения, с НАД + киназа, добавляющая дополнительную фосфатную группу. АДФ-рибозилциклаза обеспечивает синтез из никотинамида по пути спасения, а НАДФ + фосфатаза может превращать НАДФН обратно в НАДН для поддержания баланса. [1] Некоторые формы НАД + киназа, особенно та, что находится в митохондриях, также может 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
[ редактировать ]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. электронной цепи световых реакций фотосинтеза Он появляется на последнем этапе . 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 как НАД + в других ферментах в качестве окислителя. [5] Механизм изоцитратдегидрогеназы, по-видимому, является основным источником НАДФН в жировых и, возможно, также клетках печени. [6] Эти процессы встречаются и у бактерий. НАДФ-зависимую глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназу Бактерии также могут использовать с той же целью . 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 обнаружен в митохондриях эукариот и многих бактерий. Есть версии, которых зависит от протонного градиента работа , и версии, которые этого не делают. Некоторые анаэробные организмы используют НАДФ. + -связанная гидрогеназа , отрывающая 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). НАДП + не имеет заметной флуоресценции. [8]
Функция
[ редактировать ]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 в анаболических путях, таких как синтез холестерина , синтез стероидов, [10] синтез аскорбиновой кислоты, [10] синтез ксилита, [10] цитозольный синтез 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] Является источником восстанавливающих эквивалентов цитохрома Р450 гидроксилирования ароматических соединений , стероидов , спиртов и лекарств .
Стабильность
[ редактировать ]НАДН и НАДФН очень стабильны в основных растворах, но НАД + и НАДП + разлагаются в основных растворах до флуоресцентного продукта, который можно удобно использовать для количественного анализа. И наоборот, НАДФН и НАДН разлагаются в кислых растворах, а НАДН + /НАДП + достаточно устойчивы к кислоте. [12] [13]
Ферменты, использующие НАДФ(Н) в качестве кофермента.
[ редактировать ]- Адренодоксинредуктаза : этот фермент присутствует повсеместно в большинстве организмов. [14] Он переносит два электрона от НАДФН к ФАД. У позвоночных он служит первым ферментом в цепи митохондриальных систем Р450, синтезирующих стероидные гормоны. [15]
Ферменты, использующие НАДФ(Н) в качестве субстрата
[ редактировать ]В 2018 и 2019 годах появились первые два сообщения о ферментах, катализирующих удаление 2'-фосфата НАДФ(Н) у эукариот. Сначала цитоплазматический белок MESH1 ( Q8N4P3 ), [16] затем митохондриальный белок ноктюрнин [17] [18] были сообщены. Следует отметить, что структуры и связывание НАДФН MESH1 ( 5VXA ) и ноктюрнина ( 6NF0 ) не связаны.
НАДФ+
НАДФН
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж г Спаанс С.К., Веустуис Р.А., ван дер Ост Дж., Кенген С.В. (2015). «НАДФН-генерирующие системы у бактерий и архей» . Границы микробиологии . 6 : 742. дои : 10.3389/fmicb.2015.00742 . ПМЦ 4518329 . ПМИД 26284036 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ Ханукоглу И., 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 .
- ^ 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.
- ^ 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 .
- ^ 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 помощью FLIM» . Природные коммуникации . 5 (1). Springer Science and Business Media LLC: 3936. Бибкод : 2014NatCo...5.3936B . дои : 10.1038/ncomms4936 . ISSN 2041-1723 . ПМК 4046109 . ПМИД 24874098 .
- ^ 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 .
- ^ Jump up to: а б с д Родвелл, Виктор (2015). Иллюстрированная биохимия Харпера, 30-е издание . США: МакГроу Хилл. стр. 123–124, 166, 200–201. ISBN 978-0-07-182537-5 .
- ^ 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 .
- ^ Пассонно, Джанет (1993). Ферментативный анализ: практическое руководство . Тотова, Нью-Джерси: Humana Press. п. 3,10. ISBN 978-0-89603-238-5 . ОСЛК 26397387 .
- ^ Лу, Вэньюнь; Ван, Линь; Чен, Ли; Хуэй, Шэн; Рабиновиц, Джошуа Д. (20 января 2018 г.). «Экстракция и количественное определение редокс-кофакторов никотинамидадениндинуклеотида» . Антиоксиданты и окислительно-восстановительная сигнализация . 28 (3): 167–179. дои : 10.1089/ars.2017.7014 . ISSN 1523-0864 . ПМЦ 5737638 . ПМИД 28497978 .
- ^ 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 . ПМИД 29177972 . S2CID 7120148 .
- ^ 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 . ПМИД 22217824 . S2CID 112729 .
- ^ 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 .
- ^ 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 (керледа)» . биоRxiv . 10 (1): 2367. дои : 10.1101/534560 . ПМК 6542800 . ПМИД 31147539 .
- ^ 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 .