(NAD +) 니코틴 아미드 아데닌 디 뉴클레오티드의 역사, 합성 및 기능

β- 니코틴 아미드 아데닌 디 뉴클레오티드 (NAD +) 는 양성자 (보다 정확하게는 수소 이온)를 전달하는 일종의 코엔자임입니다. 그것은 세포의 많은 대사 반응에서 나타납니다. NADH 또는보다 정확한 NADH + H +는 환원 형태이며 최대 2 개의 양성자를 보유하고 있으며 (NADH + H +로 표기) 표준 전극 전위는 -0.32V입니다.

NAD +는 에탄올을 산화시키는 데 사용되는 알코올 탈수소 효소 (ADH)와 같은 탈수소 효소의 코엔자임입니다. 그것은 해당 작용, 포도당 생성, 트리 카복실산 사이클 및 호흡 사슬에서 대체 할 수없는 역할을합니다. 중간체는 제거 된 수소를 NAD로 전달하여 NAD + H +로 만듭니다.

NAD + H +는 전자 전달 체인에서 화학적 투과 커플 링을 통해 ATP를 합성하기 위해 수소의 운반체로 사용될 수 있습니다.

흡수 측면에서, NADH는 각각 260nm 및 340nm에서 흡수 피크를 갖는 반면, NAD +는 260nm에서 흡수 피크만을 가지는데, 이는 둘을 구별하는 중요한 속성이다. 이것은 또한 많은 신진 대사 실험에서 신진 대사율을 측정하기위한 물리적 기초입니다. 260nm에서 NADH의 흡수 계수는 1.78x104l / (mol · cm)이고, 340nm에서 NADH의 흡수 계수는 6.2x103L / (mol · cm)입니다.

생체 내에서, NAD는 간단한 빌딩 블록 및 아미노산 트립토판 또는 아스파르트 산으로부터 합성 될 수있다. 대신, 니아신이라는 비타민 인 음식에서 더 복잡한 효소 조합을 섭취합니다. NAD 구조의 분해 반응에 의해 유사한 화합물이 방출된다. 이러한 조립식 부품은 재활용 채널을 통해 활성 형태로 재활용됩니다. 일부 NAD는 또한 니코틴 아미드 아데닌 디 뉴클레오티드 포스페이트 (NADP)로 전환되고; 이 관련 코엔자임은 화학 성분에서 NAD와 유사하지만 신진 대사에서 다른 역할을합니다. 신진 대사에서 NAD +는 산화 환원 반응에 참여하여 한 반응에서 다른 반응으로 전자를 운반합니다. 따라서, 코엔자임은 세포에서 두 가지 형태로 존재합니다 : NAD +는 다른 분자로부터 전자를 받아 들일 수있는 산화제입니다. 반응은 NADH를 형성하고,이어서 전자를 제공하기위한 환원제로서 사용될 수있다. 이러한 전자 이동 반응은 NAD의 주요 기능입니다. 그러나 다른 세포 공정, 특히 단백질에서 화학 그룹을 추가하거나 제거하는 효소의 기질에서도 사용됩니다. 이들 기능의 중요성으로 인해, NAD 대사 효소가 약물의 표적이라는 것이 밝혀졌다. 특정 질소 원자에서 NAD +의 양전하가 위첨자 더하기 부호로 표시되지만 대부분의 경우 생리적 pH에서는 실제로 단일 전하 음이온 (음전하 1) 인 반면 NADH는 이중 전하 음이온입니다.

역사

코엔자임 NAD +는 1906 년 영국 생화학자인 Arthur Hadden과 William John Young에 의해 처음 발견되었습니다. 그들은 삶은 여과 된 효모 추출물의 첨가가 비코 일드 효모 추출물에서 에탄올 발효를 상당히 가속화 시켰다고 언급했습니다. 그들은이 효과를 "공동 발효"에 대해 알려지지 않은 요소로 만들 것이다. 효모 추출물의 장기적이고 어려운 정제를 통해 열 안정성 인자는 eucheppie에 의해 뉴클레오티드 당 인산염으로 확인되었습니다. 1936 년에 독일 과학자 인 오토 하인리히 보르 부르크 (Otto Heinrich Voorburg)는 수 소화물 이동에서 뉴클레오티드 코엔자임의 기능을 보여 주었고 니코틴 아미드는 산화 환원 부위로 확인되었다 [1].

세포의 농도와 상태

래트 간에서, NAD + 및 NADH의 총량은 습윤 중량 그램 당 약 1 마이크로 몰이며, 이는 동일한 세포에서 NADP + 및 NADPH 농도의 약 10 배이다. [2] 시토 졸에서 NAD +의 실제 농도는 측정하기 어렵다. 최근 연구에 따르면 동물 세포에서는 약 0.3mm, 효모에서는 1.0-2.0mm 인 것으로 나타났습니다. 그러나, 미토콘드리아에서 NADH 형광의 80 % 이상이 결합 형태이므로 용액의 농도는 훨씬 낮습니다. 미토콘드리아의 NAD + 농도는 세포질의 농도와 유사하지만 다른 연구 세포에서는 데이터가 제한됩니다. [4]이 NAD +는 코엔자임이 막을 통해 확산 될 수 없기 때문에 특정 막 수송 체에 의해 미토콘드리아로 운반된다. [5]

산화 환원 형태의 니코틴 아미드 아데닌 디 뉴클레오티드 사이의 균형을 NAD + / NADH 비율이라고합니다. 이 비율은 세포의 신진 대사 활동과 건강 상태를 반영하는 소위 산화 환원 상태의 중요한 부분입니다. [6] NAD + / NADH 비율의 효과는 복잡하며 여러 주요 효소의 활성을 제어합니다. 건강한 포유류 조직에서, 세포질에서 유리 NAD + 대 NADH의 비는 일반적으로 약 700; 따라서이 비율은 산화 반응에 도움이됩니다. [7] 총 NAD + / NADH의 비율은 훨씬 낮으며 포유류의 추정 범위는 3-10입니다. 반대로, NADP + / NADPH 비율은 일반적으로 약 0.005이므로 NADPH는이 코엔자임의 주요 형태입니다. 이들 상이한 비율은 NADH 및 NADPH의 상이한 대사에 대한 열쇠이다.

생합성

NAD +는 두 가지 대사 경로를 통해 합성됩니다 : 니코틴 아미드와 같은 기존 성분 또는 아미노산의 새로운 합성과 결합하여 NAD + 재활용. 대부분의 유기체는 간단한 구성 요소에서 NAD +를 합성합니다. 특정 반응 세트는 유기체마다 다르지만, 일반적인 특징은 동물의 아미노산 트립토판과 일부 박테리아 또는 일부 박테리아 및 식물의 아스파르트 산 사이의 퀴놀린 산 (QA)의 생성입니다. [8] 퀴놀린 산은 인산염의 이당류를 옮김으로써 니코틴산 모노 뉴클레오타이드 (남)로 변형되었다. 이어서, 아데 닐 레이트 부분을 옮겨 니코 티 네이트 아데닌 디 뉴클레오티드 (NAD)를 형성한다. 마지막으로, NAD의 니코틴산 부분은 NAD +를 형성하기 위해 니코틴 아미드 (NAM) 부분으로 전환된다. 또한, 일부 NAD +는 NAD + 키나제에 의해 NADP +, 인산화 된 NAD +로 전환 될 것이다. 대부분의 유기체에서 효소는 ATP를 경로로 인산기를 형성합니다. 마이 코박 테 리움 투 베르 쿨 로시스 (Mycobacterium tuberculosis) 및 호 열성 고풍과 같은 몇몇 박테리아가 대안적인 포스페이트 공여체로서 무기 폴리 포스페이트를 사용한다 [9].

수리 경로

세포는 간단한 아미노산 전구체로부터 NAD +를 조립하는 것 외에도 피리딘 염기를 함유하는 화합물을 회수한다. 이러한 회복 대사에 사용되는 3 가지 비타민 전구체는 니아신, 니아신 아미드 및 안야 리보스이다. 이 화합물은 비타민 B3 또는 니아신이라는식이에서 섭취 할 수 있습니다. 그러나, 이들 화합물은 또한 세포 및 NAD + 소화를 통해 생성된다. 이러한 치료 경로에 관여하는 일부 효소는 핵에 집중되어 있으며, 이는 소기관에서의 NAD + 소비 수준을 보상 할 수있다. 치료 반응은 인간에게 필수적입니다. 식이 요법에서 니아신 결핍은 비타민 결핍 피부 질환을 유발합니다. NAD +의 산화 환원 반응에서 산화와 환원 형태 사이의 순환은 전체 코엔자임 수준을 변화시키지 않으므로 NAD +의 높은 수요는 반응에서 코엔자임의 지속적인 소비입니다.

미생물은 포유 동물과 다른 치료 방법을 사용합니다. [11] Candida cerevisiae 및 Haemophilus influenzae와 같은 일부 병원체는 NAD +의 영양소 결핍 유형이므로 NAD +를 합성 할 수는 없지만 치료 용도 있으므로 외래 NAD + 또는 기타 전구체에 의존합니다. 더 놀라운 것은 세포 내 병원체 인 클라미디아 트라코마 티스는 NAD + 및 NADP +의 생합성 또는 인식 할 수있는 유전자 후보가 없으며 숙주에서 이러한 보효소를 얻어야한다는 것입니다.

효과

NAD +는 신진 대사에서 몇 가지 중요한 역할을합니다. 그것은 ADP 리보 실화 반응에서 ADP 리보스 부분의 후체로서 산화 환원 반응에서 보효소로서 작용하고, 제 2 메신저 분자 사이 클릭 ADP 리보스의 전구체로서, 박테리아 DNA 리가 제 및 기의 기질로서, NAD +를 사용하여 단백질에서 아세틸기를 제거하는 침묵 효소. 대사 기능 외에도 NAD +는 조절 메커니즘을 통해 세포를 자발적으로 방출 할 수있는 아데닌 뉴클레오티드로 나타나므로 중요한 세포 외 역할을 수행 할 수 있습니다. [12]

NAD +는 신체의 모든 세포에서 발견되는 에너지 제공 분자로 대사, 새로운 세포 구성, 자유 라디칼 및 DNA 손상에 저항하고 세포 내 신호 전달에 사용됩니다. 그것은 미토콘드리아가 우리가 먹는 음식을 우리 몸이 모든 기능을 유지하는 데 필요한 에너지로 변환 할 수있게합니다. 노화 과정을 가속화시키는 유전자를 "끄는"것 또한 필요하다. NAD +는 삶에 필수적입니다. 건강한 미토콘드리아 기능은 인간 노화의 중요한 부분입니다. 우리 몸은 우리가 먹는 음식의 성분으로 NAD +를 만들 수 있습니다. 실험 동물 및 인간 연구에 따르면 NAD +의 수준은 연령에 따라 크게 감소합니다. 이러한 감소는 우리에게 신경 근육 변성의 위험을 높이고, 심장 대사 건강을 감소시키고, 회복 및 탄력을 유발합니다. 유명한 연구 기관의 과학자들은 노화 관련 퇴행성 질환의 치료법으로 NAD + 향상 전략을 연구하고 있습니다. 연구에 따르면 NAD +는 근육 및 조직 보호에서 독특한 역할을하지만 수명주기를 향상시킵니다. (wikipedia.org에서

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참고:

1.     [Warburg O, Christian W (1936)]. "피리딘, der wasserstoffübertragende bestandteil von gärungsfermenten (피리딘-뉴클레오티드)"[피리딘, 발효 효소의 수소 전달 성분 (피리딘 뉴클레오티드)]. Biochemische Zeitschrift (독일어). 287 : 291. 도이 : 10.1002 / hlca.193601901199.]

2.     ↑ [Reiss PD, Zuurendonk PF, Veech RL (1984)]. "방사형 압축 고성능 액체 크로마토 그래피에 의한 조직 퓨린, 피리 미딘 및 다른 뉴클레오티드의 측정". 항문 Biochem. 140 (1) : 162–71. doi : 10.1016 / 0003-2697 (84) 90148-9. PMID 6486402. ]

삼.     ↑ [Yang H, Yang T, Baur JA, Perez E, Matsui T, Carmona JJ, Lamming DW, Souza-Pinto NC, Bohr VA, Rosenzweig A, de Cabo R, Sauve AA, Sinclair DA (2007). "영양 증 민감성 미토콘드리아 NAD + 수준 Dictate 세포 생존". 세포. 130 (6) : 1095-107. ]

4.     ^ Yang H, Yang T, Baur JA, Perez E, Matsui T, Carmona JJ, Lamming DW, Souza-Pinto NC, Bohr VA, Rosenzweig A, de Cabo R, Sauve AA, Sinclair DA. 영양소-민감성 미토콘드리아 NAD ⁺ 수준 Dictate 세포 생존 . 세포. 2007, 130 (6) : 1095–107. PMC 3366687 . PMID 17889652 . doi : 10.1016 / j.cell.2007.07.035 .

5.     ↑ [Todisco S, Agrimi G, Castegna A, Palmieri F (2006)). "사카로 마이 세스 세 레비 지애에서의 미토콘드리아 NAD + 수송 체의 확인". J. Biol. 화학 281 (3) : 1524–31. doi : 10.1074 / jbc.M510425200. PMID 16291748. ]

6.     ↑ [Schafer FQ, Buettner GR (2001). "글루타티온 이황화물 / 글루타티온 커플의 산화 환원 상태를 통해 본 세포의 산화 환원 환경". 무료 Radic Biol Med. 30 (11) : 1191–212. doi : 10.1016 / S0891-5849 (01) 00480-4. PMID 11368918. ]

7.     ↑ [Zhang Q, Piston DW, Goodman RH (2002). "핵 NADH에 의한 코어 프레 서 기능의 조절". 과학. 295 (5561) : 1895–7. doi : 10.1126 / science.1069300. PMID 11847309. ]

8.     ↑ [Katoh A, Uenohara K, Akita M, Hashimoto T (2006). "아라비돕시스에서 NAD의 생합성의 초기 단계는 아스 파르 테이트로 시작하고 Plastid에서 발생한다". 식물 물리. 141 (3) : 851–7. doi : 10.1104 / pp.106.081091. 자유롭게 액세스 할 수 있습니다. PMID 16698895. ]

9.     ↑ [Raffaelli N, Finaurini L, Mazzola F, Pucci L, Sorci L, Amici A, Magni G (2004). "마이 코박 테 리움 투 베르 쿨 로시스 NAD 키나제의 특성 : 부위-지정 돌연변이 유발에 의한 전장 효소의 기능적 분석". 생화학. 43 (23) : 7610-7. doi : 10.1021 / bi049650w. PMID 15182203. ]

↑ [Henderson LM (1983). "니아신". 아누 Nutr 목사. 3 : 289–307. doi : 10.1146 / annurev.nu.03.070183.001445. PMID 6357238. ]

↑ [Rongvaux A, Andris F, Van Gool F, Leo O (2003)]. "진핵 생물 NAD 대사 재구성". 바이오 에세이. 25 (7) : 683–90. doi : 10.1002 / bies.10297. PMID 12815723. ]

↑ Billington RA, Bruzzone S, De Flora A, Genazzani AA, Koch-Nolte F, Ziegler M, Zocchi E (2006). "세포 외 피리딘 뉴클레오티드의 새로운 기능". 몰 메드 12 (11–12) : 324–7. doi : 10.2119 / 2006-00075. 빌링 턴. 자유롭게 액세스 할 수 있습니다. PMID 17380199 ]