|
1kit（10Vials）
| Kuantiti: | |
|---|---|
▎ NAD＋ Struktur
Sumber: PubChem |
Urutan: N/A Formula Molekul: C 21H 27N 7O 14P2 Berat Molekul: 663.4 g/mol Nombor CAS: 53-84-9 PubChem CID: 5892 Sinonim: nadide；koenzim I；beta-NAD；Kodehidrogenase I |
▎ NAD＋ Penyelidikan
Apakah NAD+?
NAD+ (Nicotinamide Adenine Dinucleotide) ialah koenzim penting yang terdapat secara meluas dalam organisma hidup. Ia dibentuk oleh sambungan adenosine ribonucleotide dan nicotinamide ribonucleotide melalui kumpulan fosfat. Sebagai koenzim teras dalam tindak balas redoks, NAD+ memainkan peranan penting dalam metabolisme selular. Ia boleh menukar antara keadaan teroksida (NAD+) dan keadaan terkurang (NADH), mengambil bahagian dalam proses metabolisme tenaga seperti glikolisis, kitaran asid sitrik, dan fosforilasi oksidatif, membantu sel menukar makanan kepada tenaga (ATP). Selain itu, NAD+ berfungsi sebagai kofaktor yang diperlukan untuk pelbagai enzim (seperti PARP dan Sirtuins), mengambil bahagian dalam proses yang berkaitan dengan pembaikan DNA, isyarat sel dan anti-penuaan.
Apakah latar belakang penyelidikan NAD+?
Kofaktor Penting dalam Pelbagai Reaksi:
NAD+ ialah kofaktor penting dalam pelbagai tindak balas redoks (Shats I, 2020). Dalam sel, ia terlibat dalam banyak proses selular seperti metabolisme tenaga, kestabilan genomik, dan tindak balas imun. Sebagai contoh, dalam metabolisme tenaga, NAD+ bertindak sebagai pembawa elektron dalam proses seperti glikolisis dan kitaran asid trikarboksilik, mengambil bahagian dalam tindak balas redoks untuk menukar tenaga kimia dalam nutrien seperti glukosa kepada bentuk tenaga yang boleh digunakan oleh sel.
Interaksi dengan Pelbagai Enzim:
NAD+ juga berinteraksi dengan pelbagai enzim, seperti enzim pembaikan DNA poli-(adenosine diphosphate-ribose) polimerase (PARP), protein deacylase SIRTUINS, dan enzim ribosa ADP kitaran CD38. Enzim ini mengawal selia proses selular, seperti pembaikan DNA, ekspresi gen, dan peraturan kitaran sel, dengan mengambil NAD+.
Apakah mekanisme tindakan NAD+?
Sebagai Koenzim dalam Reaksi Redoks
Mengekalkan Homeostasis Redoks Selular:
'NAD' biasanya merujuk kepada tulang belakang kimia nicotinamide adenine dinucleotide, manakala 'NAD+' dan 'NADH' masing-masing merujuk kepada bentuk teroksida dan terkurangnya. NAD+ memainkan peranan penting dalam mengawal banyak proses biokimia, dan nisbah NAD+/NADH adalah penting untuk mengekalkan homeostasis redoks selular [1] . Keseimbangan redoks intrasel adalah penting untuk fungsi selular biasa, termasuk metabolisme tenaga, pertahanan antioksidan, dll. NAD+ bertindak sebagai penerima elektron atau penderma dalam tindak balas redoks, mengambil bahagian dalam proses pengeluaran tenaga intrasel, seperti kitaran asid trikarboksilik dan fosforilasi oksidatif.
Mengawal Metabolisme Tenaga:
NAD+ terlibat dalam pelbagai proses metabolisme tenaga utama. Sebagai contoh, dalam glikolisis dan kitaran asid trikarboksilik, NAD+ menerima atom hidrogen dan ditukar kepada NADH. NADH kemudian memindahkan elektron kepada oksigen melalui rantai pengangkutan elektron pada membran mitokondria dalam untuk menghasilkan ATP. Peraturan metabolisme tenaga ini adalah penting untuk kelangsungan hidup dan fungsi sel, terutamanya dalam tisu dengan permintaan tenaga yang tinggi seperti jantung dan otak [1].
Mengambil bahagian dalam Tindak Balas Enzimatik
Peranan dengan Poli(ADP-ribose) Polimerase 1 (PARP1):
NAD+ bertindak sebagai penderiaan atau penggunaan enzim untuk PARP1 dan terlibat dalam pelbagai proses utama. PARP1 memainkan peranan penting dalam pembaikan kerosakan DNA. Apabila sel mengalami kerosakan DNA, PARP1 diaktifkan dan menggunakan NAD+ untuk mensintesis rantai poli ADP-ribose (PAR), yang kemudiannya dilekatkan pada protein, sekali gus menggalakkan proses pembaikan DNA. Walau bagaimanapun, pengaktifan PARP1 yang berlebihan akan menggunakan sejumlah besar NAD+, yang membawa kepada penurunan tahap NAD+ intraselular, yang seterusnya menjejaskan metabolisme tenaga dan daya maju sel [1, 2].
Peranan dengan Sintesis ADP-ribose (cADPR) Kitaran:
Sintesis ADP-ribose kitaran seperti CD38 dan CD157 juga merupakan enzim yang memakan NAD+. Enzim ini menggunakan NAD+ untuk mensintesis cADPR. cADPR bertindak sebagai utusan kedua untuk mengambil bahagian dalam isyarat kalsium, mengawal kepekatan ion kalsium intraselular, dan dengan itu menjejaskan pelbagai fungsi selular, seperti pengecutan otot dan pembebasan neurotransmitter.
Peranan dengan Sirtuin Protein Deacetylases:
Sirtuin protein deacetylases (SIRTs) juga bergantung pada NAD+ untuk berfungsi. SIRT mengawal ekspresi gen, metabolisme selular, dan tindak balas tekanan dengan memangkinkan deasetilasi protein. Pada tahap NAD+ yang tinggi, aktiviti SIRT dipertingkatkan, menggalakkan kesihatan dan kemandirian sel. Sebagai contoh, dalam keadaan seperti sekatan kalori, tahap NAD+ intraselular meningkat, mengaktifkan SIRT, dengan itu memanjangkan jangka hayat dan meningkatkan kesihatan metabolik [2].
Peranan dalam Degenerasi Akson
Interaksi antara NMNAT2 dan SARM1:
Semasa proses degenerasi akson, NAD+ synthase NMNAT2 dan faktor pro-degenerasi SARM1 memainkan peranan penting. NMNAT2 ialah faktor survival akson, manakala SARM1 mempunyai NADase dan aktiviti yang berkaitan dan merupakan faktor pro-degenerasi. Interaksi antara kedua-duanya adalah penting untuk mengekalkan integriti axonal. Dalam banyak kes, degenerasi axonal disebabkan oleh laluan isyarat pusat, yang dikawal terutamanya oleh kedua-dua protein utama ini dengan kesan yang bertentangan. Sebagai contoh, dalam penyakit neurodegeneratif seperti penyakit Alzheimer dan penyakit Parkinson, akson merosot sebelum kematian badan sel neuron, dan degenerasi akson ini juga biasa berlaku dalam lesi akson seperti paraplegia spastik keturunan. Dalam penyakit ini, pengaktifan laluan isyarat ini boleh membawa kepada perubahan patologi akson [3, 4].
Mekanisme Perencatan Diri Pengantara NAD+-SARM1:
Kajian telah mendapati bahawa NAD+ ialah ligan yang tidak dijangka untuk domain armadillo/motif ulang haba (ARM) SARM1. Pengikatan NAD+ ke domain ARM menghalang aktiviti NADase domain Toll/interleukin-1 reseptor (TIR) SARM1 melalui antara muka domain. Mengganggu tapak pengikatan NAD+ atau interaksi ARM-TIR akan membawa kepada pengaktifan konstitutif SARM1, mengakibatkan degenerasi aksonal. Ini menunjukkan bahawa NAD+ mengantara perencatan diri protein pro-neurodegeneratif ini [5].
Peranan dalam Penyakit Kardiovaskular
Melindungi Kesihatan Kardiovaskular:
NAD+ mempunyai kesan perlindungan dalam penyakit kardiovaskular. Contohnya, NAD+ boleh melindungi jantung daripada penyakit seperti sindrom metabolik, kegagalan jantung, kecederaan iskemia-reperfusi, aritmia dan hipertensi. Mekanisme perlindungannya mungkin melibatkan pelbagai aspek seperti mengawal selia metabolisme tenaga, mengekalkan keseimbangan redoks, dan menghalang tindak balas keradangan. Dengan penuaan atau di bawah tekanan, tahap NAD+ intraselular menurun, membawa kepada perubahan dalam keadaan metabolik dan meningkatkan kerentanan kepada penyakit. Oleh itu, mengekalkan tahap NAD+ dalam jantung atau mengurangkan kehilangannya adalah penting untuk kesihatan kardiovaskular [1].
Peranan dalam Tuberkulosis
Kesan terhadap Mycobacterium tuberculosis (Mtb):
Dalam Mycobacterium tuberculosis (Mtb), patogen tuberkulosis, enzim terminal sintesis NAD, NAD synthetase (NadE), dan enzim terminal biosintesis NADP, NAD kinase (PpnK), mempunyai kesan metabolik dan mikrobiologi yang berbeza. Penyahaktifan NadE membawa kepada penurunan selari dalam kumpulan NAD dan NADP dan penurunan dalam daya maju Mtb, manakala penyahaktifan PpnK secara selektif menghabiskan kumpulan NADP tetapi hanya menghentikan pertumbuhan. Penyahaktifan setiap enzim disertai dengan perubahan metabolik khusus untuk enzim terjejas dan fenotip mikrobiologi yang berkaitan. Tahap bakteriostatik pengurangan NAD boleh menyebabkan pembentukan semula pampasan bagi laluan metabolik yang bergantung kepada NAD tanpa menjejaskan nisbah NADH/NAD, manakala tahap bakteria pengurangan NAD boleh mengganggu nisbah NADH/NAD dan menghalang pernafasan oksigen. Penemuan ini mendedahkan kekhususan fisiologi yang sebelum ini tidak diiktiraf yang berkaitan dengan keperluan dua kofaktor evolusi di mana-mana, menunjukkan bahawa perencat biosintesis NAD harus diutamakan dalam pembangunan ubat anti-tuberkulosis [6].
Peranan dalam Penuaan dan Penyakit
Penurunan Tahap NAD Selular Berkaitan dengan Penuaan:
Dengan penuaan, tahap NAD+ intraselular secara beransur-ansur berkurangan. Penurunan tahap NAD+ ini berkaitan dengan perubahan dalam keadaan metabolik sel penuaan dan boleh meningkatkan kerentanan kepada penyakit. Banyak keadaan patologi, termasuk penyakit kardiovaskular, obesiti, penyakit neurodegeneratif, kanser, dan penuaan, berkaitan dengan kemerosotan langsung atau tidak langsung tahap NAD+ intraselular [2, 7].
Hubungan antara Biosintesis NAD+ dan Pengambilan Enzim dan Penyakit:
Biosintesis NAD+ dan pengambilan enzim terlibat dalam beberapa laluan biologi utama, yang menjejaskan transkripsi gen, isyarat sel dan peraturan kitaran sel. Oleh itu, banyak penyakit berkaitan dengan fungsi abnormal enzim ini. Sebagai contoh, dalam penyakit neurodegenerative, mekanisme yang bergantung kepada NAD+ melibatkan protein seperti WLDs, NMNAT2, dan SARM1, yang menunjukkan bahawa penyakit neurodegenerative secara semula jadi berkaitan dengan NAD+ dan metabolisme tenaga [4]
Sumber:PubMed [7]
Apakah bidang aplikasi NAD+?
Aplikasi dalam Penyakit Kardiovaskular
Kesan Perlindungan:
NAD+ memainkan peranan penting dalam penyakit kardiovaskular, dan ia boleh melindungi jantung daripada pelbagai penyakit. Sebagai contoh, NAD+ boleh melindungi jantung daripada penyakit seperti sindrom metabolik, kegagalan jantung, kecederaan iskemia-reperfusi, aritmia, dan hipertensi [1] . Ini kerana NAD+ bertindak sebagai enzim penderia atau memakan untuk enzim seperti poli(ADP-ribose) polimerase 1 (PARP1), sintesis ADP-ribose (cADPR) kitaran (CD38 dan CD157), dan deasetilase protein sirtuin (Sirtuins, SIRTs), dan terlibat dalam beberapa proses utama dalam penyakit kardiovaskular.
Mengekalkan Keseimbangan Redoks:
Nisbah NAD+/NADH adalah penting untuk mengekalkan homeostasis redoks sel dan mengawal metabolisme tenaga [1] . Oleh itu, mengekalkan tahap NAD+ dalam jantung atau mengurangkan kehilangannya adalah penting untuk kesihatan kardiovaskular.
Aplikasi dalam Anti-penuaan
Memanjangkan Jangka Hayat:
Punca-punca penuaan molekul dan campur tangan umur panjang telah menyaksikan lonjakan dalam dekad yang lalu. Nikotinamide adenine dinucleotide (NAD) dan prekursornya, seperti nicotinamide riboside, nicotinamide mononucleotide, nicotinamide, dan asid nikotinik, telah menarik minat sebagai molekul yang berpotensi menarik dalam penggunaan molekul kecil sebagai potensi geroprotektor dan/atau farmakogenomik. Sebatian ini telah menunjukkan bahawa ia boleh memperbaiki keadaan berkaitan penuaan selepas suplemen dan boleh menghalang kematian organisma model [8].
Mempengaruhi Peraturan Jangka Hayat:
Dalam organisma model seperti yis, kajian telah menunjukkan bahawa prekursor NAD memainkan peranan penting dalam penuaan dan umur panjang. Melalui kajian jangka hayat kronologi (CLS) dan jangka hayat replikatif (RLS) yis, kita dapat memahami dengan lebih baik mekanisme metabolisme NAD dan peranan pengawalseliaannya dalam penuaan dan umur panjang [8].
Aplikasi Berpotensi dalam Rawatan Tuberkulosis
Sasaran Dadah:
Penyahaktifan enzim terminal sintesis NAD, NAD synthetase (NadE), dalam Mycobacterium tuberculosis (Mtb) membawa kepada penurunan selari dalam kolam NAD dan NADP dan penurunan daya maju Mtb, manakala penyahaktifan enzim terminal biosintesis NADP, NAD kinase NADP (PPNK) selektif (PPNK) yang terhenti, terhenti pertumbuhan terpilih (PPNK) yang tidak aktif. 2023). Ini menunjukkan bahawa perencat sintesis NAD mempunyai keutamaan dalam pembangunan ubat anti-tuberkulosis, kerana kekurangan NAD adalah bakteria, manakala kekurangan NADP adalah bakteriostatik.
Perubahan Metabolik dan Fenotip Mikrob:
Penyahaktifan setiap enzim disertai dengan perubahan metabolik khusus untuk enzim terjejas dan fenotip mikrob yang berkaitan. Tahap bakteriostatik pengurangan NAD menyebabkan pembentukan semula pampasan laluan metabolik yang bergantung kepada NAD tanpa menjejaskan nisbah NADH / NAD, manakala tahap bakteria pengurangan NAD membawa kepada gangguan nisbah NADH / NAD dan perencatan pernafasan oksigen [6].
Peranan dalam Metabolisme Selular
Pelbagai Fungsi Penting:
NAD(H) dan NADP(H) secara tradisinya dianggap sebagai kofaktor yang terlibat dalam tindak balas redoks yang tidak terkira banyaknya, termasuk pemindahan elektron dalam mitokondria. Walau bagaimanapun, metabolit laluan NAD mempunyai banyak fungsi penting lain, termasuk peranan dalam laluan isyarat, pengubahsuaian pasca translasi, perubahan epigenetik, dan mengawal kestabilan dan fungsi RNA melalui NAD capping RNA [9].
Proses Metabolik Dinamik:
Reaksi bukan oksidatif akhirnya membawa kepada katabolisme bersih nukleotida ini, menunjukkan bahawa metabolisme NAD adalah proses yang sangat dinamik. Malah, kajian baru-baru ini jelas menunjukkan bahawa dalam sesetengah tisu, separuh hayat NAD adalah kira-kira beberapa minit [9].
Peranan dalam Biologi Sel
Metabolisme NAD ekstraselular:
NAD ekstraselular ialah molekul isyarat utama di bawah keadaan fisiologi dan patologi yang berbeza. Ia bertindak secara langsung dengan mengaktifkan reseptor purinergik tertentu atau secara tidak langsung sebagai substrat untuk exonucleases (seperti CD73, nucleotide pyrophosphatase/phosphodiesterase 1, CD38 dan paralog CD157, dan ecto-ADP-ribosyltransferases). Enzim ini menentukan ketersediaan NAD ekstraselular dengan menghidrolisis NAD, dengan itu mengawal kesan isyarat langsungnya (Gasparrini M, 2021). Di samping itu, mereka boleh menjana molekul isyarat yang lebih kecil daripada NAD, seperti adenosin imunomodulator, atau menggunakan NAD untuk ADP-ribosilat pelbagai protein ekstraselular dan reseptor membran, yang mempunyai kesan ketara terhadap kawalan imun, tindak balas keradangan, tumorigenesis dan penyakit lain. Persekitaran ekstrasel juga mengandungi nicotinamide phosphoribosyltransferase dan nicotinic acid phosphoribosyltransferase, yang memangkinkan tindak balas utama dalam laluan penyelamat NAD secara intraselular. Bentuk ekstraselular enzim ini bertindak sebagai sitokin dengan fungsi pro-radang [10].
Kesimpulannya, NAD+ telah menjadi molekul utama yang menghubungkan kesihatan dan penyakit dengan mengawal metabolisme tenaga, melambatkan penuaan, mengawal imuniti dan menyediakan perlindungan untuk pelbagai sistem. Menambah prekursornya boleh meningkatkan fungsi mitokondria dan melambatkan perkembangan penyakit metabolik dan neurodegeneratif. Ia menunjukkan potensi dalam bidang perlindungan kardiovaskular, anti-jangkitan, dan anti-penuaan, menyediakan sasaran terapeutik yang inovatif untuk penyakit berkaitan penuaan.
Mengenai Pengarang
Bahan-bahan yang disebutkan di atas semuanya diselidik, disunting dan disusun oleh Cocer Peptides.
Penulis Jurnal Ilmiah
Jiang YF ialah penyelidik yang bergabung dengan beberapa institusi berprestij, termasuk Universiti Peking, Universiti Lanzhou Jiaotong, Pusat Penyelidikan Kejuruteraan Bersama Kebangsaan dan Tempatan untuk Teknologi dan Aplikasi, Pusat Penyelidikan Kejuruteraan dan Teknologi Beijing untuk Bahan Tambahan Makanan, Akademi Sains China, Universiti Sains dan Teknologi (CAS), Universiti Teknologi dan Perniagaan Beijing, dan Universiti Perubatan. Penyelidikan beliau merangkumi pelbagai disiplin, termasuk kimia, patologi, kejuruteraan, onkologi, dan akustik. Kerja beliau mencerminkan pendekatan pelbagai disiplin, menyepadukan kemajuan saintifik dan teknologi merentas bidang ini. Jiang YF disenaraikan dalam rujukan petikan [5].
