NAD 家族:NAD(H) 和 NADP(H) 氧化還原偶聯和細胞能量代謝

NAD 家族:NAD(H) 和 NADP(H) 氧化還原偶聯和細胞能量代謝



煙醯胺腺嘌呤二核苷酸 (NAD+)/還原 NAD+ (NADH) 和 NADP+/還原 NADP+ (NADPH) 氧化還原對 維持細胞氧化還原穩態和調節 許多生物學事件,包括細胞代謝。這兩個氧化還原對的缺乏或不平衡與許多病理疾病有關。

NAD(H) 和 NADP(H) 氧化還原偶聯在細胞能量代謝中的重要性

NAD(H) 和 NADP(H) 氧化還原偶對於維持細胞能量代謝和氧化還原穩態至關重要。這些氧化還原偶作為參與各種代謝途徑的許多酶的輔因數或底物,包括糖酵解、三羧酸迴圈和氧化磷酸化。NAD(H) 和 NADP(H) 還通過充當電子載體和供體在調節細胞氧化還原平衡中發揮關鍵作用。因此,維持NAD(H)和NADP(H)水準的平衡對於細胞功能和能量代謝至關重要。

NAD 化學結構式

圖1

病理條件下NAD(H)和NADP(H)氧化還原偶聯的失調

NAD(H) 和 NADP(H) 氧化還原偶的失調與各種病理狀況有關,包括癌症、神經退行性疾病、代謝紊亂和衰老。例如,在各種癌細胞中觀察到 NAD+ 水準降低和 NADH 水準升高,導致新陳代謝和氧化還原信號傳導改變。同樣,NAD(H) 和 NADP(H) 氧化還原偶的失調與神經退行性疾病(如阿爾茨海默病和帕金森病)的發病機制有關。因此,瞭解NAD(H)和NADP(H)氧化還原偶聯的調控和功能對於開發針對這些疾病的新治療策略至關重要。

酶和區室化對NAD(H)和NADP(H)氧化還原偶聯的調控

NAD(H) 和 NADP(H) 氧化還原偶受參與生物合成和消耗的各種酶的調節。例如,磷酸戊糖途徑(PPP)是NADPH的主要生物合成途徑,NADPH參與各種氧化還原反應,包括活性氧(ROS)的解毒。同樣,消耗 NAD+ 的酶,如聚(ADP-核糖)聚合酶 (PARP) 和 sirtuins,通過消耗 NAD+ 來調節 NAD(H) 和 NADP(H) 水準。

圖2

NAD(H) 和 NADP(H) 池的區室化對於調節細胞氧化還原平衡和代謝也至關重要。例如,線粒體 NAD(H) 池參與氧化磷酸化,而胞質 NAD(H) 池參與糖酵解和其他代謝途徑。最近的研究已經確定了幾種生物合成酶和基因編碼的生物感測器,使我們能夠更好地了解這些氧化還原偶的調節和功能。例如,生物合成酶煙醯胺單核苷酸腺苷酸轉移酶 (NMNAT) 參與 NAD+ 的生物合成,並已被證明可以調節各種細胞過程,包括新陳代謝、衰老和應激反應。此外,NAD+消耗蛋白在調節細胞氧化還原和代謝穩態方面的新作用為開發各種疾病的治療策略開闢了新的途徑。
總之,NAD(H)和NADP(H)氧化還原偶在細胞能量代謝和氧化還原穩態中起著至關重要的作用。這些氧化還原夫婦的失調與各種病理狀況有關,包括癌症、神經退行性疾病、代謝紊亂和衰老。NAD(H)和NADP(H)氧化還原偶聯的調控和功能複雜,涉及各種生物合成酶、NAD+消耗蛋白和區室化。了解這些氧化還原對的調節和功能對於開發針對各種疾病的新治療策略至關重要。

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