Nikotinamid-adenin-dinukleotid

Ez a szócikk a vegyületről szól. Hasonló címmel lásd még: namíbiai dollár.

Kémiai azonosítók
Nikotinamid-adenin-dinukleotid

CAS-szám	53-84-9
PubChem	925
MeSH	Nicotinamide-Adenine+Dinucleotide
Kémiai és fizikai tulajdonságok
Kémiai képlet	C₂₁H₂₇N₇O₁₄P₂
Moláris tömeg	663,425 g/mol
Ha másként nem jelöljük, az adatok az anyag standardállapotára (100 kPa) és 25 °C-os hőmérsékletre vonatkoznak.

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 citromsav-ciklus kofaktora, míg a NADPH a nukleinsavak és zsírsavak bioszintéziséhez szükséges.

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.^[1] Az ilyen célú felhasználással kapcsolatos, egereken végzett kísérletek ígéretesek,^[2] bár egy klinikai teszt során a placebó kontrollcsoporthoz képest nem tapasztaltak javulást.^[3]

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.^[4] Ez a szabad gyök reakcióba lép az NADH-val, és olyan addíciós vegyületeket hoz létre, amelyek erősen gátolják az enoil-acilt hordozó proteint,^[5] illetve a dihidrofolátot redukáló enzimeket.^[6]

Mivel számos oxidoreduktáz vegyület használ NAD⁺-t és NADH-t szubsztrátumként, az a tény, hogy az NAD⁺-alapú inhibálószerek egy adott enzimre hatnak, meglepő.^[7] Mivel az NAD⁺ enzim a purin metabolizmusában játszik szerepet, ezek a vegyületek hasznosak lehetnek rákellenes, vírusölő, és immunoszuppresszív hatóanyagok előállításában.^[7]^[8] 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.^[9] Egyes vegyületek, mint például a rezveratrol, növelik ezeknek az enzimeknek a hatását, így fontos szerepet tölthetnek be az élettartam meghosszabbításában úgy a gerinceseknél,^[10] mint a gerinctelen állatoknál.^[11]^[12]

A NAD⁺ ígéretesnek tűnik új antibiotikumok kifejlesztésében is.^[13]^[14] Így például, a nikotinamidot nikotinsavvá átalakító nikotinamidáz enzim fontos gyógyszerek alapanyaga lehet, mivel az embernél hiányzik, de jelen van az élesztőben és baktériumokban.^[15]

Kereskedelmi forgalomban is elérhető

ENADA^[16]

Jegyzetek

↑ Belenky P, Bogan KL, Brenner C (2007). „NAD⁺ metabolism in health and disease” (PDF). Trends Biochem. Sci. 32 (1), 12–9. o. [2009. július 4-i dátummal az eredetiből archiválva]. DOI:10.1016/j.tibs.2006.11.006. PMID 17161604. (Hozzáférés: 2007. december 23.)
↑ 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. o. DOI:10.1523/JNEUROSCI.2116-06.2006. PMID 16988050.
↑ Swerdlow RH (1998). „Is NADH effective in the treatment of Parkinson's disease?”. Drugs Aging 13 (4), 263–8. o. DOI:10.2165/00002512-199813040-00002. PMID 9805207.
↑ Timmins GS, Deretic V (2006). „Mechanisms of action of isoniazid”. Mol. Microbiol. 62 (5), 1220–7. o. DOI:10.1111/j.1365-2958.2006.05467.x. PMID 17074073.
↑ 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. o. DOI:10.1073/pnas.2235848100. PMID 14623976. PMC 283515.
↑ 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. o. DOI:10.1038/nsmb1089. PMID 16648861.
↑ ^a ^b 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. o. DOI:10.2174/0929867043455648. PMID 15083807.
↑ Franchetti P, Grifantini M (1999). „Nucleoside and non-nucleoside IMP dehydrogenase inhibitors as antitumor and antiviral agents”. Curr. Med. Chem. 6 (7), 599–614. o. PMID 10390603.
↑ Kim EJ, Um SJ (2008). „SIRT1: roles in aging and cancer”. BMB Rep 41 (11), 751–6. o. DOI:10.5483/BMBRep.2008.41.11.751. PMID 19017485.
↑ 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. o. DOI:10.1016/j.cub.2005.12.038. PMID 16461283.
↑ Howitz KT, Bitterman KJ, Cohen HY, et al. (2003). „Small molecule activators of sirtuins extend Saccharomyces cerevisiae lifespan”. Nature 425 (6954), 191–6. o. DOI:10.1038/nature01960. PMID 12939617.
↑ Wood JG, Rogina B, Lavu S, et al. (2004). „Sirtuin activators mimic caloric restriction and delay ageing in metazoans”. Nature 430 (7000), 686–9. o. DOI:10.1038/nature02789. PMID 15254550.
↑ Rizzi M, Schindelin H (2002). „Structural biology of enzymes involved in NAD and molybdenum cofactor biosynthesis”. Curr. Opin. Struct. Biol. 12 (6), 709–20. o. DOI:10.1016/S0959-440X(02)00385-8. PMID 12504674.
↑ Begley TP, Kinsland C, Mehl RA, Osterman A, Dorrestein P (2001). „The biosynthesis of nicotinamide adenine dinucleotides in bacteria”. Vitam. Horm. 61, 103–19. o. DOI:10.1016/S0083-6729(01)61003-3. PMID 11153263.
↑ Rongvaux A, Andris F, Van Gool F, Leo O (2003). „Reconstructing eukaryotic NAD metabolism”. BioEssays 25 (7), 683–90. o. DOI:10.1002/bies.10297. PMID 12815723.
↑ ENADA Stabilizált NADH 5 mg tabletta (Étrend-kiegészítő készítmény édesítőszerrel). www.hazipatika.com. (Hozzáférés: 2018. június 14.)

Kémiaportál • összefoglaló, színes tartalomajánló lap

[Belenky-1] Belenky P, Bogan KL, Brenner C (2007). „NAD⁺ metabolism in health and disease” (PDF). Trends Biochem. Sci. 32 (1), 12–9. o. [2009. július 4-i dátummal az eredetiből archiválva]. DOI:10.1016/j.tibs.2006.11.006. PMID 17161604. (Hozzáférés: 2007. december 23.)

[2] 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. o. DOI:10.1523/JNEUROSCI.2116-06.2006. PMID 16988050.

[3] Swerdlow RH (1998). „Is NADH effective in the treatment of Parkinson's disease?”. Drugs Aging 13 (4), 263–8. o. DOI:10.2165/00002512-199813040-00002. PMID 9805207.

[4] Timmins GS, Deretic V (2006). „Mechanisms of action of isoniazid”. Mol. Microbiol. 62 (5), 1220–7. o. DOI:10.1111/j.1365-2958.2006.05467.x. PMID 17074073.

[5] 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. o. DOI:10.1073/pnas.2235848100. PMID 14623976. PMC 283515.

[6] 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. o. DOI:10.1038/nsmb1089. PMID 16648861.

[Pankiewicz-7] 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. o. DOI:10.2174/0929867043455648. PMID 15083807.

[8] Franchetti P, Grifantini M (1999). „Nucleoside and non-nucleoside IMP dehydrogenase inhibitors as antitumor and antiviral agents”. Curr. Med. Chem. 6 (7), 599–614. o. PMID 10390603.

[Kim-9] Kim EJ, Um SJ (2008). „SIRT1: roles in aging and cancer”. BMB Rep 41 (11), 751–6. o. DOI:10.5483/BMBRep.2008.41.11.751. PMID 19017485.

[10] 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. o. DOI:10.1016/j.cub.2005.12.038. PMID 16461283.

[11] Howitz KT, Bitterman KJ, Cohen HY, et al. (2003). „Small molecule activators of sirtuins extend Saccharomyces cerevisiae lifespan”. Nature 425 (6954), 191–6. o. DOI:10.1038/nature01960. PMID 12939617.

[12] Wood JG, Rogina B, Lavu S, et al. (2004). „Sirtuin activators mimic caloric restriction and delay ageing in metazoans”. Nature 430 (7000), 686–9. o. DOI:10.1038/nature02789. PMID 15254550.

[13] Rizzi M, Schindelin H (2002). „Structural biology of enzymes involved in NAD and molybdenum cofactor biosynthesis”. Curr. Opin. Struct. Biol. 12 (6), 709–20. o. DOI:10.1016/S0959-440X(02)00385-8. PMID 12504674.

[14] Begley TP, Kinsland C, Mehl RA, Osterman A, Dorrestein P (2001). „The biosynthesis of nicotinamide adenine dinucleotides in bacteria”. Vitam. Horm. 61, 103–19. o. DOI:10.1016/S0083-6729(01)61003-3. PMID 11153263.

[Rongvaux-15] Rongvaux A, Andris F, Van Gool F, Leo O (2003). „Reconstructing eukaryotic NAD metabolism”. BioEssays 25 (7), 683–90. o. DOI:10.1002/bies.10297. PMID 12815723.

[16] ENADA Stabilizált NADH 5 mg tabletta (Étrend-kiegészítő készítmény édesítőszerrel). www.hazipatika.com. (Hozzáférés: 2018. június 14.)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]