NAD család: NAD(H) és NADP(H) redox párok és sejtenergia-anyagcsere
A nikotinamid-adenin-dinukleotid (NAD+)/redukált NAD+ (NADH) és NADP+/redukált A NADP+ (NADPH) redox párok elengedhetetlenek a celluláris redox homeosztázis fenntartása és modulálása számos biológiai esemény, beleértve a celluláris anyagcserét is. E két redox pár hiánya vagy egyensúlyhiánya számos kóros rendellenességgel jár.
A NAD(H) és NADP(H) redox párok jelentősége a sejtenergia-anyagcserében
A NAD(H) és NADP(H) redox párok elengedhetetlenek a sejtenergia-anyagcsere és a redox homeosztázis fenntartásához. Ezek a redox párok kofaktorként vagy szubsztrátként szolgálnak számos enzim számára, amelyek részt vesznek a különböző metabolikus útvonalakban, beleértve a glikolízist, a trikarbonsav ciklust és az oxidatív foszforilációt. A NAD(H) és a NADP(H) szintén döntő szerepet játszik a celluláris redox egyensúly szabályozásában azáltal, hogy elektronhordozóként és donorként működik. Ezért a NAD(H) és NADP(H) szintek egyensúlyának fenntartása kritikus fontosságú a sejtműködés és az energia-anyagcsere szempontjából.
1. ábra
A NAD(H) és NADP(H) redox párok diszregulációja kóros állapotokban
A NAD (H) és NADP (H) redox párok diszregulációja különböző kóros állapotokhoz kapcsolódik, beleértve a rákot, a neurodegeneratív betegségeket, az anyagcsere-rendellenességeket és az öregedést. Például csökkent NAD+ szintet és megnövekedett NADH szintet figyeltek meg különböző rákos sejtekben, ami megváltozott anyagcseréhez és redox jelátvitelhez vezetett. Hasonlóképpen, a NAD(H) és NADP(H) redox párok diszregulációja szerepet játszik a neurodegeneratív betegségek, például az Alzheimer-kór és a Parkinson-kór patogenezisében. Ezért a NAD(H) és NADP(H) redox párok szabályozásának és működésének megértése elengedhetetlen az új terápiás stratégiák kidolgozásához ezekre a betegségekre.
A NAD(H) és NADP(H) redox párok enzimekkel és kompartmentalizációval történő szabályozása
A NAD(H) és NADP(H) redox párokat a bioszintézisben és a fogyasztásban részt vevő különböző enzimek szabályozzák. Például a pentóz-foszfát útvonal (PPP) a NADPH egyik fő bioszintetikus útvonala, amely részt vesz a különböző redox reakciókban, beleértve a reaktív oxigénfajták (ROS) méregtelenítését is. Hasonlóképpen, a NAD+ fogyasztó enzimek, például a poli(ADP-ribóz) polimerázok (PARC-ok) és a sirtuinok szabályozzák a NAD(H) és NADP(H) szinteket a NAD+ fogyasztásával.
2. ábra
A NAD(H) és NADP(H) medencék kompartmentalizációja szintén kritikus fontosságú a celluláris redox egyensúly és anyagcsere szabályozásában. Például a mitokondriális NAD(H) készlet részt vesz az oxidatív foszforilációban, míg a citoszolikus NAD(H) készlet részt vesz a glikolízisben és más metabolikus útvonalakban. A legújabb tanulmányok számos bioszintetikus enzimet és genetikailag kódolt bioszenzort azonosítottak, amelyek lehetővé teszik számunkra, hogy jobban megértsük ezeknek a redox pároknak a szabályozását és működését. Például a bioszintetikus enzim, a nikotinamid-mononukleotid adeniltranszferáz (NMNAT) részt vesz a NAD+ bioszintézisében, és kimutatták, hogy szabályozza a különböző sejtfolyamatokat, beleértve az anyagcserét, az öregedést és a stresszválaszt. Továbbá a NAD+ fogyasztó fehérjék növekvő szerepe a celluláris redox és a metabolikus homeosztázis szabályozásában új utakat nyitott a különböző betegségek terápiás stratégiáinak kidolgozásában.
Összefoglalva, a NAD(H) és NADP(H) redox párok döntő szerepet játszanak a sejtek energia-anyagcseréjében és a redox homeosztázisban. Ezeknek a redox pároknak a diszregulációja különböző kóros állapotokhoz kapcsolódik, beleértve a rákot, a neurodegeneratív betegségeket, az anyagcsere-rendellenességeket és az öregedést. A NAD(H) és NADP(H) redox párok szabályozása és funkciója összetett, és különböző bioszintetikus enzimeket, NAD+ fogyasztó fehérjéket és kompartmentalizációt foglal magában. Ezeknek a redox pároknak a szabályozásának és működésének megértése elengedhetetlen a különböző betegségek új terápiás stratégiáinak kidolgozásához.
