NAD šeima: NAD(H) ir NADP(H) redokso poros ir ląstelių energijos metabolizmas
Nikotinamido adenino dinukleotido (NAD+ )/redukuoto NAD+ (NADH) ir NADP+/redukuoto NADP+ (NADPH) redokso poros yra būtinos palaikant ląstelinę redokso homeostazę ir moduliuojant daugybę biologinių procesų, įskaitant ląstelių metabolizmą. Šių dviejų redokso porų trūkumas arba disbalansas buvo susietas su daugeliu patologinių sutrikimų.
NAD(H) ir NADP(H) redokso porų svarba ląstelių energijos metabolizme
NAD(H) ir NADP(H) redokso poros yra būtinos palaikant ląstelių energijos metabolizmą ir redokso homeostazę. Šios redokso poros tarnauja kaip kofermentai arba substratai daugeliui fermentų, dalyvaujančių įvairiuose metaboliniuose keliuose, įskaitant glikolizę, trikarboksirūgšties ciklą ir oksidacinį fosforilinimą. NAD(H) ir NADP(H) taip pat atlieka lemiamą vaidmenį reguliuojant ląstelinį redokso balansą, veikdami kaip elektronų nešėjai ir donorai. Todėl NAD(H) ir NADP(H) lygių balanso palaikymas yra kritiškai svarbus ląstelių funkcijai ir energijos metabolizmui.
1 paveikslas
NAD(H) ir NADP(H) redokso porų disreguliacija patologinėmis sąlygomis
NAD(H) ir NADP(H) redokso porų disreguliacija buvo susieta su įvairiomis patologinėmis sąlygomis, įskaitant vėžį, neurodegeneracines ligas, metabolinius sutrikimus ir senėjimą. Pavyzdžiui, sumažėjęs NAD+ lygis ir padidėjęs NADH lygis buvo pastebėtas įvairiose vėžio ląstelėse, dėl ko pakinta metabolizmas ir redokso signalizacija. Panašiai, NAD(H) ir NADP(H) redokso porų disreguliacija buvo susieta su neurodegeneracinių ligų, tokių kaip Alzheimerio ir Parkinsono ligos, patogeneze. Todėl suprasti NAD(H) ir NADP(H) redokso porų reguliavimą ir funkciją yra labai svarbu kuriant naujas šių ligų terapijos strategijas.
NAD(H) ir NADP(H) redokso porų reguliavimas fermentais ir kompartmentalizacija
NAD(H) ir NADP(H) redokso poras reguliuoja įvairūs fermentai, dalyvaujantys biosintezėje ir vartojime. Pavyzdžiui, pentozės fosfato kelias (PPP) yra pagrindinis NADPH biosintezės kelias, kuris dalyvauja įvairiose redokso reakcijose, įskaitant reaktyviųjų deguonies formų (ROS) detoksikaciją. Panašiai, NAD+ vartojantys fermentai, tokie kaip poli(ADP-ribozės) polimerazės (PARP) ir sirtuinai, reguliuoja NAD(H) ir NADP(H) lygius vartodami NAD+.
2 paveikslas
NAD(H) ir NADP(H) baseinų kompartmentalizacija taip pat yra labai svarbi reguliuojant ląstelinį redokso balansą ir metabolizmą. Pavyzdžiui, mitochondrijų NAD(H) baseinas dalyvauja oksidaciniame fosforilinime, o citozolinis NAD(H) baseinas dalyvauja glikolizėje ir kituose metaboliniuose keliuose. Naujausi tyrimai nustatė keletą biosintetinių fermentų ir genetiškai koduotų biosensorių, kurie leidžia geriau suprasti šių redokso porų reguliavimą ir funkciją. Pavyzdžiui, biosintetinis fermentas nikotinamido mononukleotido adeniltransferazė (NMNAT) dalyvauja NAD+ biosintezėje ir buvo įrodyta, kad reguliuoja įvairius ląstelinius procesus, įskaitant metabolizmą, senėjimą ir stresinį atsaką. Be to, naujai atrasti NAD+ vartojančių baltymų vaidmenys reguliuojant ląstelinę redokso ir metabolinę homeostazę atvėrė naujas galimybes kuriant įvairių ligų terapijos strategijas.
Apibendrinant, NAD(H) ir NADP(H) redokso poros atlieka lemiamą vaidmenį ląstelių energijos metabolizme ir redokso homeostazėje. Šių redokso porų disreguliacija buvo susieta su įvairiomis patologinėmis sąlygomis, įskaitant vėžį, neurodegeneracines ligas, metabolinius sutrikimus ir senėjimą. NAD(H) ir NADP(H) redokso porų reguliavimas ir funkcija yra sudėtingi ir apima įvairius biosintetinius fermentus, NAD+ vartojančius baltymus ir kompartmentalizaciją. Suprasti šių redokso porų reguliavimą ir funkciją yra būtina kuriant naujas įvairių ligų terapijos strategijas.
