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诺加因子NAD+[编辑]

诺加因子(NAD+)又名为烟酰胺腺嘌呤二核苷酸是在所有活细胞中发现的辅酶。该化合物是二核苷酸，因为它由其磷酸酯基团连接的两个核苷酸组成。一个核苷酸含有腺嘌呤碱基和另一个烟酰胺。诺加因子（NAD+）以两种形式存在，氧化还原形式分别缩写为NAD +和NADH。

在生物体内中，NAD可以由简单的构建块与氨基酸色氨酸或天冬氨酸合成。以替代方式，将更复杂的酶组合从食物中摄取，这维生素被称为 烟酸。通过分解NAD结构的反应释放相似的化合物。这些预制组件然后通过一个回收通道，将其回收成活性形式。一些NAD也转化为烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP）;这种相关辅酶的化学成分与NAD类似，但在新陈代谢中具有不同的作用。在代谢中，诺加因子（NAD）参与 氧化还原反应 ，将电子从一个反应携带到另一个反应。因此，辅酶在细胞中以两种形式存在：NAD +是一种氧化剂 - 它接受来自其他分子的电子并减少。该反应形成NADH，其然后可以用作还原剂来给电子。这些电子转移反应是NAD的主要功能。然而，它也用于其他细胞过程中，最显著的是添加或除去蛋白质中的化学基团的酶的底物。由于这些功能的重要性，发现NAD代谢的酶是药物的目标。尽管诺加因子NAD +在特定氮原子上的正电荷而被写入上标加号，但在生理pH大部分情况下，实际上是单电荷的阴离子（负电荷为1），而NADH为双电荷阴离子。

细胞中的浓度和状态[编辑]

在大鼠肝脏中，NAD +和NADH的总量约为每克湿重约1微摩尔，约为相同细胞中NADP +和NADPH浓度的10倍。[1]细胞溶质中NAD +的实际浓度较难测量，最近在动物细胞中估计，酵母中约0.3mM，[2] 和约1.0〜2.0mM。然而，线粒体中超过80％的NADH荧光是结合形式，因此溶液中的浓度要低得多。在其他研究细胞中相关数据十分有限，尽管在线粒体中，NAD +的浓度与细胞质中的浓度相似[12]这种NAD +被特定的膜转运蛋白携带到线粒体中，因为辅酶不能通过薄膜扩散。[3]

氧化还原形式的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸之间的平衡称为NAD + / NADH比。该比例是所谓的细胞的氧化还原状态的重要组成部分，其反映了细胞的代谢活性和健康状况。[4] NAD + / NADH比例的影响是复杂的，控制了几种关键酶的活性。在健康的哺乳动物组织中，细胞质中游离NAD +和NADH之间的比例通常约为700;该比例因此有利于氧化反应。[5] 总NAD + / NADH的比例要低得多，哺乳动物的估计范围是3-10。相比之下，NADP + / NADPH比通常约为0.005，因此NADPH是该辅酶的主要形式。这些不同的比例是NADH和NADPH不同代谢作用的关键。

生物合成[编辑]

合成[编辑]

诺加因子NAD +通过两种代谢途径合成。 通过将预先形成的组分如烟酰胺再循环回NAD +，从氨基酸或修补途径以新生途径产生。 大多数生物从简单的组分合成NAD + 特定的反应集合在生物体之间会有所不同，但是常见的特征是在动物中的氨基酸 - 色氨酸（Trp）和一些细菌或一些细菌和植物中的天冬氨酸（Asp）之间产生喹啉酸（QA）。[6]通过转移磷酸二糖部分将喹啉酸转化成烟酸单核苷酸（NaMN）。然后转移腺苷酸部分形成烟酸腺嘌呤二核苷酸（NAD）。最后，NAD中的烟酸部分酰胺化成烟酰胺（Nam）部分，形诺加因子NAD +成。在进一步中，一些NAD +会被NAD +激酶转化成NADP +，磷酸化NAD +。在大多数生物体中，该酶使ATP作为途径做成磷酸盐基团。尽管几种细菌如结核分枝杆菌和超嗜热古细菌使用无机多磷酸作为替代磷酸供体 [7]。

修复途径[编辑]

除了从简单的氨基酸前体组装诺加因子NAD +之外，细胞还挽救含有吡啶碱的化合物。在这些修补新陈代谢中使用三种维生素前体是烟酸（NA），烟酰胺（Nam）和安雅核糖（NR）。这些化合物可以从饮食中摄取，称为维生素B3或烟酸。然而，这些化合物也在细胞内并通过NAD +的消化而产生。这些补救途径中涉及的一些酶似乎集中在细胞核中，这可能补偿在该细胞器中消耗NAD +的水平。补救反应在人类中是必不可少的;饮食中缺乏烟酸引起维生素缺乏症的皮肤病。[8]由于NAD +在氧化还原反应中,氧化和还原形式之间的循环不会改变辅酶的总体水平，所以NAD +的高要求是由于反应中的辅酶而不断消耗。

微生物使用的补救途径与哺乳动物不同。[9]一些病原体，如酵母假丝酵母和流感嗜血杆菌细菌是NAD +的营养缺陷型，因此导致它们不能合成NAD +不过它们还具有补救用途，因此依赖于外来的NAD 资源+或其他先驱。更令人惊讶的是细胞内病原体沙眼衣原体，其缺乏NAD +和NADP +的生物合成或任何基因的可识别的候选物，并且必须从其宿主而获得这些辅酶。

作用[编辑]

烟酰胺腺嘌呤二核苷酸在代谢中具有几个重要的作用。它作为辅酶在氧化还原反应中作为ADP-核糖基化反应中ADP-核糖部分的供体，作为第二信使分子环状ADP-核糖的前体，以及作为细菌DNA连接酶和基团的底物称为沉默的酶，其使用NAD +从蛋白质中除去乙酰基。除了这些代谢功能之外，NAD +作为腺嘌呤核苷酸出现，可以通过调节机制自发释放细胞[34] [35]，因此可以具有重要的细胞外作用。[10]

  1. ^ [Reiss PD, Zuurendonk PF, Veech RL (1984). "Measurement of tissue purine, pyrimidine, and other nucleotides by radial compression high-performance liquid chromatography". Anal. Biochem. 140 (1): 162–71. doi:10.1016/0003-2697(84)90148-9. PMID 6486402.]
  2. ^ [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). "Nutrient-Sensitive Mitochondrial NAD+ Levels Dictate Cell Survival". Cell. 130 (6): 1095–107. ]
  3. ^ [Todisco S, Agrimi G, Castegna A, Palmieri F (2006). "Identification of the mitochondrial NAD+ transporter in Saccharomyces cerevisiae". J. Biol. Chem. 281 (3): 1524–31. doi:10.1074/jbc.M510425200. PMID 16291748.]
  4. ^ [Schafer FQ, Buettner GR (2001). "Redox environment of the cell as viewed through the redox state of the glutathione disulfide/glutathione couple". Free Radic Biol Med. 30 (11): 1191–212. doi:10.1016/S0891-5849(01)00480-4. PMID 11368918.]
  5. ^ [Zhang Q, Piston DW, Goodman RH (2002). "Regulation of corepressor function by nuclear NADH". Science. 295 (5561): 1895–7. doi:10.1126/science.1069300. PMID 11847309.]
  6. ^ [Katoh A, Uenohara K, Akita M, Hashimoto T (2006). "Early Steps in the Biosynthesis of NAD in Arabidopsis Start with Aspartate and Occur in the Plastid". Plant Physiol. 141 (3): 851–7. doi:10.1104/pp.106.081091. PMC 1489895Freely accessible. PMID 16698895.]
  7. ^ [Raffaelli N, Finaurini L, Mazzola F, Pucci L, Sorci L, Amici A, Magni G (2004). "Characterization of Mycobacterium tuberculosis NAD kinase: functional analysis of the full-length enzyme by site-directed mutagenesis". Biochemistry. 43 (23): 7610–7. doi:10.1021/bi049650w. PMID 15182203.]
  8. ^ [ Henderson LM (1983). "Niacin". Annu. Rev. Nutr. 3: 289–307. doi:10.1146/annurev.nu.03.070183.001445. PMID 6357238.]
  9. ^ [Rongvaux A, Andris F, Van Gool F, Leo O (2003). "Reconstructing eukaryotic NAD metabolism". BioEssays. 25 (7): 683–90. doi:10.1002/bies.10297. PMID 12815723.]
  10. ^ [ Billington RA, Bruzzone S, De Flora A, Genazzani AA, Koch-Nolte F, Ziegler M, Zocchi E (2006). "Emerging functions of extracellular pyridine nucleotides". Mol Med. 12 (11–12): 324–7. doi:10.2119/2006-00075.Billington. PMC 1829198Freely accessible. PMID 17380199]
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