NAD-familj: NAD(H) och NADP(H) redoxpar och cellulär energimetabolism
Nikotinamidadenin-dinukleotiderna (NAD+)/reducerade NAD+ (NADH) och NADP+/reducerade NADP+ (NADPH) redoxpar är avgörande för upprätthållande av cellulär redoxhomeostas och för modulering många biologiska händelser, inklusive cellmetabolism. Brist eller obalans hos dessa två redoxpar har kopplats till många patologiska störningar.
Betydelsen av NAD(H) och NADP(H)-redoxpar i cellulär energimetabolism
NAD(H) och NADP(H) redoxpar är avgörande för att upprätthålla cellulär energimetabolism och redoxhomeostas. Dessa redoxpar fungerar som kofaktorer eller substrat för många enzymer involverade i olika metabola vägar, inklusive glykolys, trikarboxylsyracykeln och oxidativ fosforylering. NAD(H) och NADP(H) spelar också en avgörande roll i att reglera cellulär redoxbalans genom att fungera som elektronbärare och donatorer. Därför är det avgörande för cellulär funktion och energimetabolism att upprätthålla balansen mellan NAD(H)- och NADP(H)-nivåer.
Figur 1
Dysreglering av NAD(H)- och NADP(H)-redoxpar vid patologiska tillstånd
Dysreglering av NAD(H) och NADP(H) redoxpar har kopplats till olika patologiska tillstånd, inklusive cancer, neurodegenerativa sjukdomar, metabola störningar och åldrande. Till exempel har minskade NAD+-nivåer och ökade NADH-nivåer observerats i olika cancerceller, vilket leder till förändrad ämnesomsättning och redoxsignalering. På liknande sätt har dysreglering av NAD(H)- och NADP(H)-redoxpar kopplats till patogenesen av neurodegenerativa sjukdomar, såsom Alzheimers och Parkinsons sjukdom. Därför är det avgörande att förstå regleringen och funktionen hos NAD(H) och NADP(H) redoxpar för att utveckla nya terapeutiska strategier för dessa sjukdomar.
Reglering av NAD(H)- och NADP(H)-redoxkopplingar via enzymer och kompartementsdelning
NAD(H)- och NADP(H)-redoxpar regleras av olika enzymer som är involverade i biosyntes och konsumtion. Till exempel är pentosefosfatvägen (PPP) en viktig biosyntetisk väg för NADPH, som är involverad i olika redoxreaktioner, inklusive avgiftning av reaktiva syrearter (ROS). På liknande sätt reglerar NAD+-konsumerande enzymer, såsom poly(ADP-ribos) polymeraser (PARPs) och sirtuiner, NAD(H)- och NADP(H)-nivåerna genom att konsumera NAD+.
Figur 2
Uppdelning av NAD(H)- och NADP(H)-pooler är också avgörande för att reglera cellulär redoxbalans och metabolism. Till exempel är den mitokondrieella NAD(H)-poolen involverad i oxidativ fosforylering, medan den cytosoliska NAD(H)-poolen är involverad i glykolys och andra metabola vägar. Nyliga studier har identifierat flera biosyntetiska enzymer och genetiskt kodade biosensorer som gör det möjligt för oss att bättre förstå regleringen och funktionen hos dessa redoxpar. Till exempel är det biosyntetiska enzymet nikotinamidmononukleotid adenylyltransferas (NMNAT) involverat i biosyntesen av NAD+ och har visat sig reglera olika cellulära processer, inklusive ämnesomsättning, åldrande och stressrespons. Dessutom har framväxande roller för NAD+-förtärande proteiner i regleringen av cellulär redox och metabol homeostas öppnat nya vägar för att utveckla terapeutiska strategier för olika sjukdomar.
Sammanfattningsvis spelar NAD(H)- och NADP(H)-redoxpar en avgörande roll i cellens energimetabolism och redoxhomeostas. Dysreglering av dessa redoxpar har kopplats till olika patologiska tillstånd, inklusive cancer, neurodegenerativa sjukdomar, metabola störningar och åldrande. Regleringen och funktionen av NAD(H)- och NADP(H)-redoxpar är komplexa och involverar olika biosyntetiska enzymer, NAD+-konsumerande proteiner och kompartimentering. Att förstå regleringen och funktionen hos dessa redoxpar är avgörande för att utveckla nya terapeutiska strategier för olika sjukdomar.
