Rodzina NAD: pary redoks NAD(H) i NADP(H) a metabolizm energii komórkowej
Dinukleotyd nikotynamidoadeninowy (NAD+)/zredukowany NAD+ (NADH) i NADP+/zredukowany Pary redoks NADP+ (NADPH) są niezbędne dla utrzymanie komórkowej homeostazy redoks i modulacja liczne zdarzenia biologiczne, w tym metabolizm komórkowy. Niedobór lub brak równowagi tych dwóch par redoks jest związany z wieloma zaburzeniami patologicznymi.
Znaczenie par redoks NAD(H) i NADP(H) w metabolizmie energii komórkowej
Pary redoks NAD(H) i NADP(H) są niezbędne do utrzymania metabolizmu energii komórkowej i homeostazy redoks. Te pary redoks służą jako kofaktory lub substraty dla wielu enzymów zaangażowanych w różne szlaki metaboliczne, w tym glikolizę, cykl kwasów trikarboksylowych i fosforylację oksydacyjną. NAD(H) i NADP(H) odgrywają również kluczową rolę w regulacji komórkowej równowagi redoks, działając jako nośniki i donory elektronów. Dlatego utrzymanie równowagi poziomów NAD(H) i NADP(H) ma kluczowe znaczenie dla funkcji komórkowych i metabolizmu energetycznego.
Ryc. 1
Rozregulowanie par redoks NAD(H) i NADP(H) w stanach patologicznych
Rozregulowanie par redoks NAD (H) i NADP (H) wiąże się z różnymi stanami patologicznymi, w tym rakiem, chorobami neurodegeneracyjnymi, zaburzeniami metabolicznymi i starzeniem się. Na przykład w różnych komórkach nowotworowych zaobserwowano obniżony poziom NAD + i podwyższony poziom NADH, co prowadzi do zmienionego metabolizmu i sygnalizacji redoks. Podobnie, rozregulowanie par redoks NAD(H) i NADP(H) jest zaangażowane w patogenezę chorób neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Alzheimera i Parkinsona. Dlatego zrozumienie regulacji i funkcji par redoks NAD(H) i NADP(H) ma kluczowe znaczenie dla opracowania nowych strategii terapeutycznych dla tych chorób.
Regulacja par redoks NAD(H) i NADP(H) przez enzymy i kompartmentalizację
Pary redoks NAD(H) i NADP(H) są regulowane przez różne enzymy biorące udział w biosyntezie i konsumpcji. Na przykład szlak pentozofosforanowy (PPP) jest głównym szlakiem biosyntezy NADPH, który bierze udział w różnych reakcjach redoks, w tym w detoksykacji reaktywnych form tlenu (ROS). Podobnie, enzymy zużywające NAD +, takie jak polimerazy poli(ADP-rybozy) (PARP) i sirtuiny, regulują poziomy NAD (H) i NADP (H) poprzez spożywanie NAD +.
Ryc. 2
Podział pul NAD(H) i NADP(H) ma również kluczowe znaczenie dla regulacji komórkowej równowagi redoks i metabolizmu. Na przykład mitochondrialna pula NAD (H) bierze udział w fosforylacji oksydacyjnej, podczas gdy cytozolowa pula NAD (H) bierze udział w glikolizie i innych szlakach metabolicznych. Ostatnie badania zidentyfikowały kilka enzymów biosyntetycznych i genetycznie kodowanych bioczujników, które pozwalają nam lepiej zrozumieć regulację i funkcję tych par redoks. Na przykład enzym biosyntetyczny, mononukleotyd nikotynamidowy adenylilotransferaza (NMNAT), bierze udział w biosyntezie NAD + i wykazano, że reguluje różne procesy komórkowe, w tym metabolizm, starzenie się i reakcję na stres. Co więcej, pojawiające się role białek zużywających NAD+ w regulacji redoks komórkowego i homeostazy metabolicznej otworzyły nowe możliwości opracowywania strategii terapeutycznych dla różnych chorób.
Podsumowując, pary redoks NAD(H) i NADP(H) odgrywają kluczową rolę w metabolizmie energii komórkowej i homeostazie redoks. Rozregulowanie tych par redoks wiąże się z różnymi stanami patologicznymi, w tym rakiem, chorobami neurodegeneracyjnymi, zaburzeniami metabolicznymi i starzeniem się. Regulacja i funkcja par redoks NAD (H) i NADP (H) są złożone i obejmują różne enzymy biosyntetyczne, białka zużywające NAD + i kompartmentalizację. Zrozumienie regulacji i funkcji tych par redoks jest niezbędne do opracowania nowych strategii terapeutycznych dla różnych chorób.
