Nikotinamid-adenin-dinukleotid

Nikotinamid-adenin-dinukleotid
Kémiai azonosítók
CAS-szám53-84-9
PubChem925
ChemSpider5681
EINECS-szám200-184-4
DrugBankDB14128
MeSHNicotinamide-Adenine+Dinucleotide
ChEBI13389
RTECS számUU3450000
UNII0U46U6E8UK
Kémiai és fizikai tulajdonságok
Kémiai képletC21H27N7O14P2
Moláris tömeg663,425 g/mol
Ha másként nem jelöljük, az adatok az anyag standardállapotára (100 kPa) és 25 °C-os hőmérsékletre vonatkoznak.
A NADH térkitöltéses kalotta-modellje
Nikotinamid-adenin-dinukleotid (NAD+)
Nikotinamid-adenin-dinukleotid-foszfát (NADP+)

A nikotinamid-adenin-dinukleotid (NAD+) és a nikotinamid-adenin-dinukleotid-foszfát (NADP+) az élő sejtekben megtalálható két igen fontos biokémiai kofaktor. Alapvető szerepük van az elektronok szállításában a redoxpotenciál-transzfer során.

A NADH a NAD+ redukált alakja, míg a NAD+ a NADH oxidált alakja. Ugyanígy a NADPH a NADP+ redukált megfelelője, a NADP+ pedig a NADPH oxidált megfelelője.

Habár csak egyetlen foszfát-csoportban különböznek, a NADH és a NADPH eltérő biokémiai funkciót töltenek be: A NADH a sejtlégzés részét képező glikolízis és citromsavciklus kofaktora, míg a NADPH a nukleinsavak és zsírsavak bioszintéziséhez szükséges.

Az ipari enzimkatalizált folyamatok rendkívül hatékonyak, egyes enzimek nikotinamid kofaktoroktól függenek. Ezen kofaktorok magas ára miatt ezek az eljárások gazdaságilag nem lennének versenyképesek. Ezért a természetes kofaktorok gazdaságilag ígéretes biomimetikus homológjainak fejlesztése stratégiai fontosságú feladat.

Szintézis

A sejtek a NAD+-ot a B3 vitamin (niacin) egyik származékából, a nikotinamidból szintetizálják. A nikotinamid egy ribóz és egy ADP kapcsolódásával alakul NAD+-dá. A NAD+ adenil-nukleotidjának 2' helyére észteresen kapcsolt foszfáttal alakul ki a NADP+.

NAD+/NADH

A sejtek a NAD-ot niacinból szintetizálják és redoxreakciók során elektrontranszportra használják. Ekkor a NAD egy elektronpárt és egy protont felvéve NADH-vá redukálódik, és egy további proton (H+) szabaddá válik.

MH2 + NAD+ → NADH + H+ + M: + energia; ahol M valamely metabolit.

Két hidrogénatomot (pontosabban egy hidridiont és egy protont) ad le a metabolit. A proton oldatba kerül, míg a hidridion egyik elektronja a NAD töltéshordozó nitrogénjére, a maradék hidrogénatom pedig ezzel a nitrogénnel átellenes szénhez kapcsolódik.

A NADH-ban elraktározott redoxpotenciál vagy ATP-képződésre fordítódik az aerob légzés elektron-transzportja segítségével vagy anabolikus reakciókra fordítódik. Az ATP a sejtek univerzális energiahordozója, és a NADH felhasználása alapvető fontosságú előállításukhoz. Azonban bizonyos körülmények között (például hypoxia) az oxidált NAD+ aerob regenerációja elégtelen a sejt azonnali ATP-szükségletének a fedezésére, ezzel szemben a glikolízis oxigén hiányában is képes a NADH-t NAD+-dá oxidálni (fermentáció).

NADP+/NADPH

A NADP anabolikus reakciók – zsírsav- és nukleinsav-szintézis – redukáló ágense. A színtestekben a NADP oxidálószer, szerepe a fotoszintézis bevezető reakcióiban elsődleges. Az itt megtermelt NADPH a Calvin-ciklus bioszintetikus reakcióiban redukáló ágensként jelenik meg.

Élettani hatás

Jelenleg a NAD+ koenzimet önmagában semmilyen betegség kezelésére nem használják, de potenciálisan hasznos lehet a neurodegeneratív betegségek, mint például az Alzheimer-kór és a Parkinson-kór kezelésében. Az ilyen célú felhasználással kapcsolatos, egereken végzett kísérletek ígéretesek, bár egy klinikai teszt során a placebó kontrollcsoporthoz képest nem tapasztaltak javulást.

A NAD+ közvetlenül hat a gümőkór kezelésére használt izoniazid nevű hatóanyagra. (Az izoniazid egy gyógyszer előanyag, (angolul: prodrug), amelyet - miután behatolt a tuberkulózist okozó baktériumba - egy peroxidáz aktivál, szabad gyökké alakítva azt. Ez a szabad gyök reakcióba lép az NADH-val, és olyan addíciós vegyületeket hoz létre, amelyek erősen gátolják az enoil-acilt hordozó proteint, illetve a dihidrofolátot redukáló enzimeket.

Mivel számos oxidoreduktáz vegyület használ NAD+-t és NADH-t szubsztrátumként, az a tény, hogy az NAD+-alapú inhibálószerek egy adott enzimre hatnak, meglepő. Mivel az NAD+ enzim a purin metabolizmusában játszik szerepet, ezek a vegyületek hasznosak lehetnek rákellenes, vírusölő, és immunoszuppresszív hatóanyagok előállításában. Egyéb gyógyszerek nem enzimgátlók, hanem az NAD+ metabolizmusában érintett enzimeket aktiválják. A szirtuinok különösen érdekes célpontjai ezeknek a hatóanyagoknak, mivel NAD-függő deacetilázok aktiválása növeli az élettartamot. Egyes vegyületek, mint például a rezveratrol, növelik ezeknek az enzimeknek a hatását, így fontos szerepet tölthetnek be az élettartam meghosszabbításában úgy a gerinceseknél, mint a gerinctelen állatoknál.

A NAD+ ígéretesnek tűnik új antibiotikumok kifejlesztésében is. Így például, a nikotinamidot nikotinsavvá átalakító nikotinamidáz enzim fontos gyógyszerek alapanyaga lehet, mivel az embernél hiányzik, de jelen van az élesztőben és baktériumokban.

Kereskedelmi forgalomban is elérhető

ENADA

Jegyzetek

  1. ↑ J. G. Ling, H. G. Breuer, H. Stolterfoht-Stock, F. D. A. Bakar, M. Winkler, NADH Driven Enzymatic Carboxylic Acid Reduction. ChemCatChem 2025, 17, e202401994. https://doi.org/10.1002/cctc.202401994
  2. ↑ Biocatalytic reductive aminations with NAD(P)H-dependent enzymes: enzyme discovery, engineering and synthetic applications, Chem. Soc. Rev., 2024,53, 227-262 https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/cs/d3cs00391d
  3. ↑ Characterization of Biomimetic Cofactors According to Stability, Redox Potentials, and Enzymatic Conversion by NADH Oxidase from Lactobacillus pentosus, ChemBioChem. 18 (19): 1944–1949 https://doi.org/10.1002%2Fcbic.20170025858;
  4. ↑ Belenky P (2007). "NAD+ metabolism in health and disease" (PDF). Trends Biochem. Sci. 32 (1): 12–9. doi:10.1016/j.tibs.2006.11.006. PMID 17161604. 2009. július 4. dátummal az eredeti (PDF) címről archiválva. Hozzáférés: 2007. december 23. {{cite journal}}: Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (súgó)
  5. ↑ Kaneko S, Wang J, Kaneko M; et al. (2006). "Protecting axonal degeneration by increasing nicotinamide adenine dinucleotide levels in experimental autoimmune encephalomyelitis models". J. Neurosci. 26 (38): 9794–804. doi:10.1523/JNEUROSCI.2116-06.2006. PMID 16988050. {{cite journal}}: Explicit use of et al. in: |author= (súgó)CS1 karbantartás: több név: szerzőfelsorolás (link)
  6. ↑ Swerdlow RH (1998). "Is NADH effective in the treatment of Parkinson's disease?". Drugs Aging. 13 (4): 263–8. doi:10.2165/00002512-199813040-00002. PMID 9805207.
  7. ↑ Timmins GS, Deretic V (2006). "Mechanisms of action of isoniazid". Mol. Microbiol. 62 (5): 1220–7. doi:10.1111/j.1365-2958.2006.05467.x. PMID 17074073.
  8. ↑ Rawat R, Whitty A, Tonge PJ (2003). "The isoniazid-NAD adduct is a slow, tight-binding inhibitor of InhA, the Mycobacterium tuberculosis enoyl reductase: Adduct affinity and drug resistance". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 100 (24): 13881–6. Bibcode:2003PNAS..10013881R. doi:10.1073/pnas.2235848100. PMC 283515. PMID 14623976.{{cite journal}}: CS1 karbantartás: több név: szerzőfelsorolás (link)
  9. ↑ Argyrou A, Vetting MW, Aladegbami B, Blanchard JS (2006). "Mycobacterium tuberculosis dihydrofolate reductase is a target for isoniazid". Nat. Struct. Mol. Biol. 13 (5): 408–13. doi:10.1038/nsmb1089. PMID 16648861.{{cite journal}}: CS1 karbantartás: több név: szerzőfelsorolás (link)
  10. 1 2 Pankiewicz KW, Patterson SE, Black PL; et al. (2004). "Cofactor mimics as selective inhibitors of NAD-dependent inosine monophosphate dehydrogenase (IMPDH)—the major therapeutic target". Curr. Med. Chem. 11 (7): 887–900. doi:10.2174/0929867043455648. PMID 15083807. {{cite journal}}: Explicit use of et al. in: |author= (súgó)CS1 karbantartás: több név: szerzőfelsorolás (link)
  11. ↑ Franchetti P, Grifantini M (1999). "Nucleoside and non-nucleoside IMP dehydrogenase inhibitors as antitumor and antiviral agents". Curr. Med. Chem. 6 (7): 599–614. PMID 10390603.
  12. ↑ Kim EJ, Um SJ (2008). "SIRT1: roles in aging and cancer". BMB Rep. 41 (11): 751–6. doi:10.5483/BMBRep.2008.41.11.751. PMID 19017485.
  13. ↑ Valenzano DR, Terzibasi E, Genade T, Cattaneo A, Domenici L, Cellerino A (2006). "Resveratrol prolongs lifespan and retards the onset of age-related markers in a short-lived vertebrate". Curr. Biol. 16 (3): 296–300. doi:10.1016/j.cub.2005.12.038. PMID 16461283.{{cite journal}}: CS1 karbantartás: több név: szerzőfelsorolás (link)
  14. ↑ Howitz KT, Bitterman KJ, Cohen HY; et al. (2003). "Small molecule activators of sirtuins extend Saccharomyces cerevisiae lifespan". Nature. 425 (6954): 191–6. Bibcode:2003Natur.425..191H. doi:10.1038/nature01960. PMID 12939617. {{cite journal}}: Explicit use of et al. in: |author= (súgó)CS1 karbantartás: több név: szerzőfelsorolás (link)
  15. ↑ Wood JG, Rogina B, Lavu S; et al. (2004). "Sirtuin activators mimic caloric restriction and delay ageing in metazoans". Nature. 430 (7000): 686–9. Bibcode:2004Natur.430..686W. doi:10.1038/nature02789. PMID 15254550. {{cite journal}}: Explicit use of et al. in: |author= (súgó)CS1 karbantartás: több név: szerzőfelsorolás (link)
  16. ↑ Rizzi M, Schindelin H (2002). "Structural biology of enzymes involved in NAD and molybdenum cofactor biosynthesis". Curr. Opin. Struct. Biol. 12 (6): 709–20. doi:10.1016/S0959-440X(02)00385-8. PMID 12504674.
  17. ↑ Begley TP, Kinsland C, Mehl RA, Osterman A, Dorrestein P (2001). "The biosynthesis of nicotinamide adenine dinucleotides in bacteria". Vitam. Horm. Vitamins & Hormones. 61: 103–19. doi:10.1016/S0083-6729(01)61003-3. ISBN 978-0-12-709861-6. PMID 11153263.{{cite journal}}: CS1 karbantartás: több név: szerzőfelsorolás (link)
  18. ↑ 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.{{cite journal}}: CS1 karbantartás: több név: szerzőfelsorolás (link)
  19. ↑ "ENADA Stabilizált NADH 5 mg tabletta (Étrend-kiegészítő készítmény édesítőszerrel)". www.hazipatika.com. Hozzáférés: 2018. június 14.