Никотинамидадениндинуклеотидфосфат - Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate

Не путать с Никотинамид аденин динуклеотид.
Никотинамидадениндинуклеотидфосфат
НАДФ + Phys.svg
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
MeSHНАДФ
Характеристики
C21ЧАС29N7О17п3
Молярная масса744.416 г · моль−1
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверить (что проверятьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы

Никотинамидадениндинуклеотидфосфат, сокращенно НАДФ+ или, в более старых обозначениях, TPN (трифосфопиридиновый нуклеотид), представляет собой кофактор используется в анаболические реакции, такой как Цикл Кальвина и липид и нуклеиновая кислота синтезы, которые требуют НАДФН в качестве Восстановитель. Он используется всеми формами клеточной жизни.[1]

НАДФН это уменьшенный форма НАДФ+. НАДФ+ отличается от НАД+ наличием дополнительного фосфатная группа на позиции 2 ' рибоза кольцо, несущее аденин часть. Этот дополнительный фосфат добавляется НАД+ киназа и удален NADP+ фосфатаза.[2]

Биосинтез

НАДФ+

В целом НАДП+ синтезируется раньше, чем НАДФН. Такая реакция обычно начинается с НАД+ либо из de-novo, либо из пути спасения, с НАД+ киназа добавление дополнительной фосфатной группы. НАД (P)+ нуклеозидаза позволяет синтезировать из никотинамид в пути спасения, и НАДФ + фосфатаза может конвертировать НАДФН обратно в НАДН для поддержания баланса.[1] Некоторые формы НАД+ киназа, особенно в митохондриях, также может принимать НАДН, чтобы напрямую превращать его в НАДФН.[3][4] Прокариотический путь менее изучен, но со всеми подобными белками процесс должен работать аналогичным образом.[1]

НАДФН

НАДФН производится из НАДФ.+. Основным источником НАДФН у животных и других нефотосинтезирующих организмов является пентозофосфатный путь, к глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа (G6PDH) на первом этапе. Пентозофосфатный путь также производит пентозу, другую важную часть НАД (Ф) Н, из глюкозы. Некоторые бактерии также используют G6PDH для Путь Энтнера – Дудорова, но продукция НАДФН остается прежней.[1]

Ферредоксин-НАДФ+ редуктаза, присутствующий во всех сферах жизни, является основным источником НАДФН в фотосинтезирующих организмах, включая растения и цианобактерии. Он появляется на последнем этапе электронной цепочки легкие реакции из фотосинтез. Он используется в качестве уменьшающей силы для биосинтетических реакций в Цикл Кальвина ассимилировать углекислый газ и помочь превратить углекислый газ в глюкозу. Он также выполняет функции приема электронов в других нефотосинтетических путях: он необходим для восстановления нитратов в аммиак для усвоения растениями в азотный цикл и в производстве масел.[1]

Есть несколько других менее известных механизмов генерации НАДФН, все из которых зависят от присутствия митохондрии у эукариот. Ключевыми ферментами в этих процессах, связанных с углеродным метаболизмом, являются изоформы NADP яблочный фермент, изоцитратдегидрогеназа (IDH) и глутаматдегидрогеназа. В этих реакциях НАДФ+ действует как НАД+ в других ферментах в качестве окислителя.[5] Механизм изоцитратдегидрогеназы, по-видимому, является основным источником НАДФН в жире и, возможно, также в клетках печени.[6] Эти процессы также обнаруживаются у бактерий. Бактерии также могут использовать НАДФ-зависимый глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназа с той же целью. Как и пентозофосфатный путь, эти пути связаны с частями гликолиз.[1]

НАДФН также может вырабатываться путями, не связанными с углеродным метаболизмом. Ферредоксинредуктаза является таким примером. Никотинамиднуклеотид трансгидрогеназа переносит водород между НАД (Ф) Н и НАД (Ф) + и обнаружен в митохондриях эукариот и многих бактерий. Есть версии, которые зависят от протонный градиент работать и те, которые не работают. Некоторые анаэробные организмы используют НАДФ+-связанная гидрогеназа, отрыв гидрида от газообразного водорода с образованием протона и НАДФН.[1]

Функция

НАДФН обеспечивает восстанавливающие эквиваленты для биосинтетических реакций и Снижение окисления участвует в защите от токсичности активные формы кислорода (ROS), позволяя восстанавливать глутатион (GSH).[7] НАДФН также используется для анаболический пути, такие как синтез холестерина, стероидный синтез[8], синтез аскорбиновой кислоты[8], синтез ксилита[8], цитозольный синтез жирных кислот[8] и микросомальные удлинение цепи жирных кислот.

Система НАДФН также отвечает за образование свободных радикалов в иммунных клетках путем НАДФН оксидаза. Эти радикалы используются для уничтожения патогенов в процессе, называемом респираторный взрыв.[9]Это источник сокращающих эквивалентов для цитохром P450 гидроксилирование из ароматические соединения, стероиды, спирты, и наркотики.

Ферменты, использующие НАДФ (H) в качестве кофермента

  • Адренодоксин редуктаза: Этот фермент повсеместно присутствует в большинстве организмов.[10] Он передает два электрона от НАДФН к ФАД. У позвоночных он служит первым ферментом в цепи митохондриальных систем P450, которые синтезируют стероидные гормоны.[11]

Ферменты, использующие НАДФ (H) в качестве субстрата

В 2018 и 2019 годах появились первые два сообщения о ферментах, которые катализируют удаление 2 'фосфата НАДФ (H) у эукариот. Во-первых, цитоплазматический белок MESH1 (Q8N4P3),[12] затем митохондриальный белок ноктюрнин[13][14] сообщалось. Следует отметить, что структуры и связывание NADPH MESH1 (5VXA ) и ноктюрнин (6NF0 ) не связаны.

Шаровидные модели НАДФ + и НАДФН
  • НАДФ +

    НАДФ +

  • НАДФН

    НАДФН

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж грамм Spaans SK, Weusthuis RA, van der Oost J, Kengen SW (2015). «Системы генерации НАДФН у бактерий и архей». Границы микробиологии. 6: 742. Дои:10.3389 / fmicb.2015.00742. ЧВК  4518329. PMID  26284036.
  2. ^ Каваи С., Мурата К. (апрель 2008 г.). «Структура и функция НАД-киназы и НАДФ-фосфатазы: ключевые ферменты, регулирующие внутриклеточный баланс НАД (H) и НАДФ (H)». Биология, биотехнология и биохимия. 72 (4): 919–30. Дои:10.1271 / bbb.70738. PMID  18391451.
  3. ^ Ивахаси Ю., Хитошио А., Таджима Н., Накамура Т. (апрель 1989 г.). «Характеристика НАДН киназы из Saccharomyces cerevisiae». Журнал биохимии. 105 (4): 588–93. Дои:10.1093 / oxfordjournals.jbchem.a122709. PMID  2547755.
  4. ^ Ивахаси Ю., Накамура Т. (июнь 1989 г.). «Локализация НАДН-киназы во внутренней мембране митохондрий дрожжей». Журнал биохимии. 105 (6): 916–21. Дои:10.1093 / oxfordjournals.jbchem.a122779. PMID  2549021.
  5. ^ 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. PMID  7588385.
  6. ^ Палмер, Майкл. «10.4.3 Поставка НАДФН для синтеза жирных кислот». Примечания к курсу метаболизма. Архивировано из оригинал 6 июня 2013 г.. Получено 6 апреля 2012.
  7. ^ Rush GF, Gorski JR, Ripple MG, Sowinski J, Bugelski P, Hewitt WR (май 1985 г.). «Органическое гидропероксид-индуцированное 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. PMID  4049396.
  8. ^ а б c d Родуэлл, Виктор (2015). Иллюстрированная биохимия Харпера, 30-е издание. США: Макгроу Хилл. С. 123–124, 166, 200–201. ISBN  978-0-07-182537-5.
  9. ^ Огава К., Судзуки К., Окуцу М., Ямадзаки К., Синкай С. (октябрь 2008 г.). «Связь повышенных уровней активных форм кислорода нейтрофилов с воспалением легкой степени у пожилых людей». Иммунитет и старение. 5: 13. Дои:10.1186/1742-4933-5-13. ЧВК  2582223. PMID  18950479.
  10. ^ Ханукоглу I (декабрь 2017 г.). «Сохранение интерфейсов фермент-кофермент в FAD и NADP-связывающем адренодоксинредуктазе-А повсеместном ферменте». Журнал молекулярной эволюции. 85 (5–6): 205–218. Bibcode:2017JMolE..85..205H. Дои:10.1007 / s00239-017-9821-9. PMID  29177972.
  11. ^ Ханукоглу I (декабрь 1992 г.). «Стероидогенные ферменты: структура, функция и роль в регуляции биосинтеза стероидных гормонов». Журнал стероидной биохимии и молекулярной биологии. 43 (8): 779–804. Дои:10.1016/0960-0760(92)90307-5. PMID  22217824.
  12. ^ Дин CKC, Роуз Дж., Ву Дж., Сун Т., Чен К.Ю., Чен PH, Сюй Э, Тиан С., Акинвунтан Дж., Гуань З., Чжоу П., Чи JTA (2018). «Строгий-подобный ответ млекопитающих, опосредованный цитозольной НАДФН-фосфатазой MESH1». bioRxiv. Дои:10.1101/325266.
  13. ^ Estrella MA, Du J, Chen L, Rath S, Prangley E, Chitrakar A, Aoki T., Schedl P, Rabinowitz J, Korennykh A (2019). «Метаболиты НАДФ + и НАДФН являются мишенями циркадного белка ноктюрнина (курчавого)». bioRxiv. Дои:10.1101/534560.
  14. ^ Estrella MA, Du J, Chen L, Rath S., Prangley E, Chitrakar A, et al. (Май 2019 г.). «+ и НАДФН являются мишенями циркадного белка ноктурнина (Curled)». Nature Communications. 10 (1): 2367. Дои:10.1038 / s41467-019-10125-z. ЧВК  6542800. PMID  31147539.