|
1 kits (10 flessies)
| Hoeveelheid: | |
|---|---|
▎ NAD＋ Struktuur
Bron: PubChem |
Volgorde: NVT Molekulêre Formule: C 21H 27N 7O 14P2 Molekulêre gewig: 663,4 g/mol CAS-nommer: 53-84-9 PubChem CID: 5892 Sinonieme: nadide；koënsiem I；beta-NAD；Kodehidrogenase I |
▎ NAD＋ Navorsing
Wat is NAD+?
NAD+ (Nikotinamied Adenine Dinukleotied) is 'n belangrike koënsiem wat wyd in lewende organismes voorkom. Dit word gevorm deur die verbinding van adenosien-ribonukleotied en nikotinamied-ribonukleotied deur 'n fosfaatgroep. As 'n kernkoënsiem in redoksreaksies, speel NAD+ 'n belangrike rol in sellulêre metabolisme. Dit kan omskakel tussen die geoksideerde toestand (NAD+) en die verminderde toestand (NADH), wat deelneem aan energiemetabolismeprosesse soos glikolise, die sitroensuursiklus en oksidatiewe fosforilering, wat selle help om voedsel in energie (ATP) om te skakel. Daarbenewens dien NAD+ as 'n noodsaaklike kofaktor vir verskeie ensieme (soos PARP en Sirtuins), wat deelneem aan prosesse wat verband hou met DNA-herstel, selseine en anti-veroudering.
Wat is die navorsingsagtergrond van NAD+?
Noodsaaklike kofaktor in veelvuldige reaksies:
NAD+ is 'n noodsaaklike kofaktor in veelvuldige redoksreaksies (Shats I, 2020). In selle is dit betrokke by baie sellulêre prosesse soos energiemetabolisme, genomiese stabiliteit en immuunrespons. Byvoorbeeld, in energiemetabolisme tree NAD+ op as 'n elektrondraer in prosesse soos glikolise en die trikarboksielsuursiklus, en neem deel aan redoksreaksies om die chemiese energie in voedingstowwe soos glukose om te skakel in 'n energievorm wat selle kan benut.
Interaksie met veelvuldige ensieme:
NAD+ tree ook in wisselwerking met veelvuldige ensieme, soos die DNA-herstel-ensiem poli-(adenosiendifosfaat-ribose) polimerase (PARP), die proteïen deacylase SIRTUINS, en die sikliese ADP-ribose-ensiem CD38. Hierdie ensieme reguleer sellulêre prosesse, soos DNA-herstel, geenuitdrukking en selsiklusregulering, deur NAD+ te verbruik.
Wat is die werkingsmeganisme van NAD+?
As 'n koënsiem in redoksreaksies
Handhawing van sellulêre redoks homeostase:
'NAD' verwys gewoonlik na die chemiese ruggraat van nikotinamied adenien dinukleotied, terwyl 'NAD+' en 'NADH' onderskeidelik na sy geoksideerde en gereduseerde vorms verwys. NAD+ speel 'n sleutelrol in die beheer van baie biochemiese prosesse, en die NAD+/NADH-verhouding is deurslaggewend vir die handhawing van sellulêre redokshomeostase [1] . Die intrasellulêre redoksbalans is noodsaaklik vir normale sellulêre funksies, insluitend energiemetabolisme, antioksidant verdediging, ens. NAD+ tree op as 'n elektronaanvaarder of skenker in redoksreaksies, wat deelneem aan die intrasellulêre energieproduksieproses, soos die trikarboksielsuursiklus en oksidatiewe fosforilering.
Regulering van energiemetabolisme:
NAD+ is betrokke by verskeie sleutel-energiemetabolismeprosesse. Byvoorbeeld, in glikolise en die trikarboksielsuursiklus, aanvaar NAD+ waterstofatome en word dit omgeskakel na NADH. NADH dra dan elektrone oor na suurstof deur die elektronvervoerketting op die binneste mitochondriale membraan om ATP te produseer. Die regulering van hierdie energiemetabolisme is noodsaaklik vir die oorlewing en funksie van selle, veral in weefsels met hoë energiebehoeftes soos die hart en brein [1].
Neem deel aan Ensiematiese Reaksies
Die rol met poli(ADP-ribose) polimerase 1 (PARP1):
NAD+ dien as 'n waarnemende of verbruikende ensiem vir PARP1 en is betrokke by verskeie sleutelprosesse. PARP1 speel 'n belangrike rol in DNA-skade herstel. Wanneer selle DNA-skade ly, word PARP1 geaktiveer en gebruik NAD+ om poli ADP-ribose (PAR) kettings te sintetiseer, wat dan aan proteïene geheg word, en sodoende die DNA-herstelproses bevorder. Oormatige aktivering van PARP1 sal egter 'n groot hoeveelheid NAD+ verbruik, wat lei tot 'n afname in intrasellulêre NAD+-vlakke, wat weer die energiemetabolisme en lewensvatbaarheid van selle beïnvloed [1, 2].
Die rol met sikliese ADP-ribose (cADPR) sintases:
Sikliese ADP-ribose sintases soos CD38 en CD157 is ook NAD+ verbruikende ensieme. Hierdie ensieme gebruik NAD+ om cADPR te sintetiseer. cADPR dien as 'n tweede boodskapper om deel te neem aan kalsiumsein, wat die intrasellulêre kalsiumioonkonsentrasie reguleer en sodoende verskeie sellulêre funksies, soos spiersametrekking en neurotransmittervrystelling, beïnvloed.
Die rol met Sirtuin-proteïen-deasetylases:
Sirtuin proteïen deasetylases (SIRTs) maak ook staat op NAD+ om te funksioneer. SIRT's reguleer geenuitdrukking, sellulêre metabolisme en stresreaksies deur die deasetilering van proteïene te kataliseer. By hoë NAD+-vlakke word die aktiwiteit van SIRT's verbeter, wat die gesondheid en oorlewing van selle bevorder. Byvoorbeeld, onder toestande soos kaloriebeperking, verhoog die intrasellulêre NAD+-vlak, wat SIRT's aktiveer, waardeur lewensduur verleng word en metaboliese gesondheid verbeter [2].
Die rol in aksonale degenerasie
Die interaksie tussen NMNAT2 en SARM1:
Tydens die proses van aksonale degenerasie speel die NAD+ sintase NMNAT2 en die pro-degenerasie faktor SARM1 deurslaggewende rolle. NMNAT2 is 'n aksonale oorlewingsfaktor, terwyl SARM1 NADase en verwante aktiwiteite het en 'n pro-degenerasie faktor is. Die interaksie tussen die twee is noodsaaklik vir die handhawing van aksonale integriteit. In baie gevalle word aksonale degenerasie veroorsaak deur 'n sentrale seinweg, wat hoofsaaklik deur hierdie twee sleutelproteïene met teenoorgestelde effekte gereguleer word. Byvoorbeeld, in neurodegeneratiewe siektes soos Alzheimer se siekte en Parkinson se siekte, degenereer aksone voor die dood van neuronale selliggame, en hierdie aksonale degenerasie is ook algemeen in aksonale letsels soos oorerflike spastiese paraplegie. In hierdie siektes kan die aktivering van hierdie seinweg lei tot aksonale patologiese veranderinge [3, 4].
Die NAD+-gemedieerde selfinhibisiemeganisme van SARM1:
Studies het bevind dat NAD+ 'n onverwagte ligand is vir die armadillo/hitteherhalingsmotiewe (ARM) domein van SARM1. Die binding van NAD+ aan die ARM-domein inhibeer die NADase-aktiwiteit van die Tol/interleukin-1 reseptor (TIR) domein van SARM1 deur die domein koppelvlak. Die ontwrigting van die NAD+ bindingsplek of die ARM-TIR interaksie sal lei tot die konstitutiewe aktivering van SARM1, wat lei tot aksonale degenerasie. Dit dui daarop dat NAD+ die self-inhibisie van hierdie pro-neurodegeneratiewe proteïen bemiddel [5].
Die rol in kardiovaskulêre siektes
Beskerming van kardiovaskulêre gesondheid:
NAD+ het 'n beskermende effek in kardiovaskulêre siektes. NAD+ kan byvoorbeeld die hart beskerm teen siektes soos metaboliese sindroom, hartversaking, iskemie-herperfusiebesering, aritmie en hipertensie. Die beskermingsmeganisme daarvan kan verskeie aspekte behels soos die regulering van energiemetabolisme, die handhawing van redoksbalans en die inhibering van die inflammatoriese reaksie. Met veroudering of onder stres neem die intrasellulêre NAD+ vlak af, wat lei tot veranderinge in die metaboliese toestand en verhoog die vatbaarheid vir siektes. Daarom is die handhawing van die NAD + -vlak in die hart of die vermindering van die verlies daarvan noodsaaklik vir kardiovaskulêre gesondheid [1].
Die rol in tuberkulose
Die impak op Mycobacterium tuberculosis (Mtb):
In Mycobacterium tuberculosis (Mtb), het die patogeen van tuberkulose, die terminale ensiem van NAD-sintese, NAD-sintetase (NadE), en die terminale ensiem van NADP-biosintese, NAD-kinase (PpnK), verskillende metaboliese en mikrobiologiese effekte. Die inaktivering van NadE lei tot 'n parallelle afname in die NAD- en NADP-poele en 'n afname in die lewensvatbaarheid van Mtb, terwyl die inaktivering van PpnK die NADP-poel selektief uitput, maar net groei stop. Die inaktivering van elke ensiem gaan gepaard met metaboliese veranderinge spesifiek vir die aangetaste ensiem en die verwante mikrobiologiese fenotipe. Bakteriostatiese vlakke van NAD-uitputting kan 'n kompenserende hermodellering van NAD-afhanklike metaboliese weë veroorsaak sonder om die NADH/NAD-verhouding te beïnvloed, terwyl bakteriedodende vlakke van NAD-uitputting die NADH/NAD-verhouding kan ontwrig en suurstofrespirasie kan inhibeer. Hierdie bevindinge openbaar voorheen onerkende fisiologiese spesifisiteite wat verband hou met die noodsaaklikheid van twee evolusionêr alomteenwoordige kofaktore, wat daarop dui dat NAD-biosintese-inhibeerders geprioritiseer moet word in die ontwikkeling van anti-tuberkulosemiddels [6].
Die rol in veroudering en siektes
Afname in sellulêre NAD-vlakke wat met veroudering verband hou:
Met veroudering neem die intrasellulêre NAD+ vlak geleidelik af. Hierdie afname in NAD+ vlak hou verband met die verandering in die metaboliese toestand van verouderende selle en kan die vatbaarheid vir siektes verhoog. Baie patologiese toestande, insluitend kardiovaskulêre siektes, vetsug, neurodegeneratiewe siektes, kanker en veroudering, hou verband met die direkte of indirekte inkorting van intrasellulêre NAD+-vlakke [2, 7].
Die verwantskap tussen NAD+ biosintese en verbruikende ensieme en siektes:
NAD+ biosintese en verbruikende ensieme is betrokke by verskeie sleutel biologiese weë, wat geentranskripsie, selsein en selsiklusregulering beïnvloed. Daarom hou baie siektes verband met die abnormale funksies van hierdie ensieme. Byvoorbeeld, in neurodegeneratiewe siektes, behels NAD+-afhanklike meganismes proteïene soos WLD's, NMNAT2 en SARM1, wat aandui dat neurodegeneratiewe siektes inherent verwant is aan NAD+ en energiemetabolisme [4]
Bron:PubMed [7]
Wat is die toepassingsvelde van NAD+?
Toepassings in kardiovaskulêre siektes
Beskermende effek:
NAD+ speel 'n belangrike rol in kardiovaskulêre siektes, en dit kan die hart teen 'n verskeidenheid siektes beskerm. NAD+ kan byvoorbeeld die hart beskerm teen siektes soos metaboliese sindroom, hartversaking, iskemie-herperfusiebesering, aritmie en hipertensie [1] . Dit is omdat NAD+ optree as 'n waarnemende of verbruikende ensiem vir ensieme soos poli(ADP-ribose) polimerase 1 (PARP1), sikliese ADP-ribose (cADPR) sintases (CD38 en CD157), en sirtuin proteïen deacetilases (Sirtuins, SIRTs), en is betrokke by verskeie sleutel prosesse in kardiovaskulêre prosesse.
Handhawing van Redoksbalans:
Die NAD+/NADH-verhouding is deurslaggewend vir die handhawing van die redokshomeostase van selle en die regulering van energiemetabolisme [1] . Daarom is die handhawing van die NAD+-vlak in die hart of die vermindering van die verlies daarvan noodsaaklik vir kardiovaskulêre gesondheid.
Toepassings in Anti-veroudering
Verleng lewensduur:
Die oorsake van molekulêre veroudering en langlewendheid-intervensies het die afgelope dekade 'n oplewing gesien. Nikotinamied adenien dinukleotied (NAD) en sy voorlopers, soos nikotinamied ribosied, nikotinamied mononukleotied, nikotinamied en nikotiensuur, het belangstelling gelok as potensieel interessante molekules in die toepassing van klein molekules as potensiële geroprotectors en/of farmakogenomika. Hierdie verbindings het getoon dat hulle verouderingsverwante toestande na aanvulling kan verbeter en die dood van modelorganismes kan voorkom [8].
Beïnvloeding van lewensduurregulering:
In model-organismes soos gis, het studies getoon dat NAD-voorlopers 'n belangrike rol speel in veroudering en langlewendheid. Deur die studie van die chronologiese lewensduur (CLS) en replikatiewe lewensduur (RLS) van gis, kan ons die meganisme van NAD-metabolisme en die regulerende rol daarvan in veroudering en langlewendheid beter verstaan [8].
Potensiële toepassings in die behandeling van tuberkulose
Dwelmteiken:
Die inaktivering van die terminale ensiem van NAD-sintese, NAD-sintetase (NadE), in Mycobacterium tuberculosis (Mtb) lei tot 'n parallelle afname in die NAD- en NADP-poele en 'n afname in die lewensvatbaarheid van Mtb, terwyl die inaktivering van die terminale ensiem van NADP-biosintese, NAD-buttes-poel slegs die groei stop (PNA-buttes-poel) (Sharma R, 2023). Dit dui daarop dat NAD-sintese-inhibeerders prioriteit geniet in die ontwikkeling van anti-tuberkulose middels, omdat NAD-tekort bakteriedodend is, terwyl NADP-tekort bakteriostaties is.
Metaboliese veranderinge en mikrobiese fenotipes:
Die inaktivering van elke ensiem gaan gepaard met metaboliese veranderinge spesifiek vir die aangetaste ensiem en die verwante mikrobiese fenotipe. Bakteriostatiese vlakke van NAD-uitputting veroorsaak 'n kompenserende hermodellering van NAD-afhanklike metaboliese weë sonder om die NADH/NAD-verhouding te beïnvloed, terwyl bakteriedodende vlakke van NAD-uitputting lei tot die ontwrigting van die NADH/NAD-verhouding en die inhibisie van suurstofrespirasie [6].
Die rol in sellulêre metabolisme
Veelvuldige belangrike funksies:
NAD(H) en NADP(H) is tradisioneel beskou as kofaktore wat betrokke is by ontelbare redoksreaksies, insluitend elektronoordrag in mitochondria. NAD-wegmetaboliete het egter baie ander belangrike funksies, insluitend rolle in seinweë, post-translasie-modifikasies, epigenetiese veranderinge, en die regulering van RNA-stabiliteit en -funksie deur NAD-beperking van RNA [9].
Dinamiese metaboliese proses:
Nie-oksidatiewe reaksies lei uiteindelik tot die netto katabolisme van hierdie nukleotiede, wat aandui dat NAD metabolisme 'n uiters dinamiese proses is. Trouens, onlangse studies toon duidelik dat die halfleeftyd van NAD in sommige weefsels ongeveer 'n paar minute is [9].
Die rol in Selbiologie
Ekstrasellulêre NAD-metabolisme:
Ekstrasellulêre NAD is 'n sleutelseinmolekule onder verskillende fisiologiese en patologiese toestande. Dit tree direk op deur spesifieke purinergiese reseptore te aktiveer of indirek as 'n substraat vir eksonukleases (soos CD73, nukleotied pirofosfatase/fosfodiesterase 1, CD38 en sy paralog CD157, en ekto-ADP-ribosieltransferases). Hierdie ensieme bepaal die beskikbaarheid van ekstrasellulêre NAD deur NAD te hidroliseer en sodoende die direkte sein-effek daarvan te reguleer (Gasparrini M, 2021). Daarbenewens kan hulle kleiner seinmolekules van NAD genereer, soos die immunomodulator adenosien, of NAD gebruik om verskeie ekstrasellulêre proteïene en membraanreseptore te ADP-ribosileer, wat 'n beduidende impak het op immuunbeheer, inflammatoriese reaksie, tumorgenese en ander siektes. Die ekstrasellulêre omgewing bevat ook nikotinamied-fosforibosieltransferase en nikotiensuur-fosforibosieltransferase, wat sleutelreaksies in die NAD-reddingsweg intrasellulêr kataliseer. Die ekstrasellulêre vorms van hierdie ensieme tree op as sitokiene met pro-inflammatoriese funksies [10].
Ten slotte, NAD+ het 'n sleutelmolekule geword wat gesondheid en siekte verbind deur energiemetabolisme te reguleer, veroudering te vertraag, immuniteit te reguleer en beskerming te bied vir verskeie stelsels. Die aanvulling van sy voorlopers kan mitochondriale funksie verbeter en die vordering van metaboliese en neurodegeneratiewe siektes vertraag. Dit toon potensiaal op die gebied van kardiovaskulêre beskerming, anti-infeksie en anti-veroudering, en bied innoverende terapeutiese teikens vir verouderingverwante siektes.
Oor die skrywer
Die bogenoemde materiaal word almal deur Cocer Peptides nagevors, geredigeer en saamgestel.
Skrywer van wetenskaplike tydskrif
Jiang YF is 'n navorser verbonde aan verskeie gesogte instellings, insluitend Peking Universiteit, Lanzhou Jiaotong Universiteit, die Nasionale en Plaaslike Gesamentlike Ingenieurs Navorsingsentrum vir Tegnologie en Toepassings, die Beijing Ingenieurswese en Tegnologie Navorsingsentrum vir Voedselbymiddels, die Chinese Akademie van Wetenskappe, die Universiteit van Wetenskap en Tegnologie van (CAS), Beijing Tegnologie en Besigheidsuniversiteit, en Mediese Universiteit. Sy navorsing strek oor 'n wye reeks dissiplines, insluitend chemie, patologie, ingenieurswese, onkologie en akoestiek. Sy werk weerspieël 'n multidissiplinêre benadering, wat wetenskaplike en tegnologiese vooruitgang oor hierdie velde integreer. Jiang YF word gelys in die verwysing van aanhaling [5].
