Družina NAD: NAD(H) in NADP(H) redoks para ter celični energetski metabolizem
Nikotinamid adenin dinukleotid (NAD+ )/reducirani NAD+ (NADH) in NADP+/reducirani NADP+ (NADPH) redoks para sta bistveni za vzdrževanje celične redoks homeostaze in za uravnavanje številnih bioloških procesov, vključno s celičnim metabolizmom. Pomanjkanje ali neravnovesje teh dveh redoks parov je povezano s številnimi patološkimi motnjami.
Pomen NAD(H) in NADP(H) redoks parov v celičnem energetskem metabolizmu
NAD(H) in NADP(H) redoks para sta bistvena za vzdrževanje celičnega energetskega metabolizma in redoks homeostaze. Ti redoks pari služijo kot kofaktorji ali substrati za številne encime, vključene v različne presnovne poti, vključno z glikolizo, ciklom trikarboksilnih kislin in oksidativno fosforilacijo. NAD(H) in NADP(H) imata tudi ključno vlogo pri uravnavanju celičnega redoks ravnovesja, saj delujeta kot nosilca in donorja elektronov. Zato je vzdrževanje ravnovesja ravni NAD(H) in NADP(H) ključnega pomena za delovanje celic in energetski metabolizem.
Slika 1
Disregulacija NAD(H) in NADP(H) redoks parov v patoloških stanjih
Disregulacija NAD(H) in NADP(H) redoks parov je povezana z različnimi patološkimi stanji, vključno z rakom, nevrodegenerativnimi boleznimi, presnovnimi motnjami in staranjem. Na primer, znižane ravni NAD+ in povišane ravni NADH so opazili v različnih rakavih celicah, kar vodi v spremenjen metabolizem in redoks signalizacijo. Podobno je disregulacija NAD(H) in NADP(H) redoks parov vpletena v patogenezo nevrodegenerativnih bolezni, kot sta Alzheimerjeva in Parkinsonova bolezen. Zato je razumevanje regulacije in funkcije NAD(H) in NADP(H) redoks parov ključnega pomena za razvoj novih terapevtskih strategij za te bolezni.
Regulacija NAD(H) in NADP(H) redoks parov z encimi in kompartmentalizacijo
NAD(H) in NADP(H) redoks para uravnavajo različni encimi, vključeni v biosintezo in porabo. Na primer, pentoza fosfatna pot (PPP) je glavna biosintetska pot za NADPH, ki je vključen v različne redoks reakcije, vključno z razstrupljanjem reaktivnih kisikovih vrst (ROS). Podobno encimi, ki porabljajo NAD+, kot so poli(ADP-riboza) polimeraze (PARP) in sirtuini, uravnavajo ravni NAD(H) in NADP(H) s porabo NAD+.
Slika 2
Kompartmentalizacija zalog NAD(H) in NADP(H) je prav tako ključna za uravnavanje celičnega redoks ravnovesja in metabolizma. Na primer, mitohondrijski NAD(H) bazen je vključen v oksidativno fosforilacijo, medtem ko je citosolni NAD(H) bazen vključen v glikolizo in druge presnovne poti. Nedavne študije so identificirale več biosintetskih encimov in genetsko kodiranih biosenzorjev, ki nam omogočajo boljše razumevanje regulacije in funkcije teh redoks parov. Na primer, biosintetski encim nikotinamid mononukleotid adenililtransferaza (NMNAT) je vključen v biosintezo NAD+ in dokazano uravnava različne celične procese, vključno z metabolizmom, staranjem in odzivom na stres. Poleg tega so nastajajoče vloge proteinov, ki porabljajo NAD+, pri uravnavanju celičnega redoks in presnovne homeostaze odprle nove poti za razvoj terapevtskih strategij za različne bolezni.
Če povzamemo, NAD(H) in NADP(H) redoks para igrata ključno vlogo v celičnem energetskem metabolizmu in redoks homeostazi. Disregulacija teh redoks parov je povezana z različnimi patološkimi stanji, vključno z rakom, nevrodegenerativnimi boleznimi, presnovnimi motnjami in staranjem. Regulacija in funkcija NAD(H) in NADP(H) redoks parov sta kompleksni in vključujeta različne biosintetske encime, proteine, ki porabljajo NAD+, in kompartmentalizacijo. Razumevanje regulacije in funkcije teh redoks parov je bistveno za razvoj novih terapevtskih strategij za različne bolezni.
