فوسفات ثنائي نيوكليوتيد الأدينين نيكوتيناميد

الموسوعة الحرة

نيكوتيناميد أدينين ثنائي النوكليوتيد فوسفات ، ويُختصر بـ NADP [ 1 ] [ 2 ] أو، وفقًا للترميز القديم، TPN (نيوكليوتيد ثلاثي فوسفات البيريدين)، هو عامل مساعد يُستخدم في التفاعلات البنائية ، مثل دورة كالفن وتخليق الدهون والأحماض النووية ، والتي تتطلبه كعامل مُختزل (مصدر للهيدروجين). NADPH هو الشكل المُختزل ، بينما NADP + هو الشكل المؤكسد . يُستخدم الشكل المُختزل، NADPH، من قِبل جميع أشكال الحياة الخلوية كمانح للإلكترونات كجزء من العديد من التفاعلات الحيوية. [ 3 ]

يختلف NADP + عن NAD + بوجود مجموعة فوسفات إضافية في الموضع 2' من حلقة الريبوز التي تحمل جزيء الأدينين . تُضاف هذه المجموعة الإضافية بواسطة كيناز NAD + وتُزال بواسطة فوسفاتاز NADP + . [ 4 ] وباعتبارهما عاملين مساعدين لتفاعلات الإنزيمات في الثدييات، فإن NAD + وNADPH هما الشكلان النشطان عادةً (باستثناء الفسفرة التأكسدية ). يشارك NAD + في التفاعلات التأكسدية (والتي عادةً ما تكون هدمية )، بينما يشارك NADPH في التفاعلات الاختزالية (والتي عادةً ما تكون بنائية). [ 5 ]

التخليق الحيوي

NADP +

بشكل عام، يُصنّع NADP + قبل NADPH. يبدأ هذا التفاعل عادةً بـ NAD + من مسار التخليق الحيوي أو مسار إعادة التدوير، حيث يُضيف إنزيم كيناز NAD + مجموعة الفوسفات الإضافية. يسمح إنزيم ADP-ريبوزيل سيكلاز بالتخليق من النيكوتيناميد في مسار إعادة التدوير، ويمكن لإنزيم فوسفاتاز NADP + تحويل NADPH مرة أخرى إلى NADH للحفاظ على التوازن. [ 3 ] بعض أشكال كيناز NAD + ، وخاصةً الموجود في الميتوكوندريا، يمكنها أيضًا استقبال NADH لتحويله مباشرةً إلى NADPH. [ 6 ] [ 7 ] المسار في بدائيات النوى أقل فهمًا، ولكن مع وجود جميع البروتينات المتشابهة، من المفترض أن تعمل العملية بطريقة مماثلة. [ 3 ]

NADPH

يُنتَج NADPH من NADP + . المصدر الرئيسي لـ NADPH في الحيوانات والكائنات الحية الأخرى غير ذاتية التغذية الضوئية هو مسار فوسفات البنتوز ، بواسطة إنزيم نازع هيدروجين الجلوكوز-6-فوسفات (G6PDH) في الخطوة الأولى. يُنتِج مسار فوسفات البنتوز أيضًا البنتوز، وهو جزء مهم آخر من NAD(P)H، من الجلوكوز. تستخدم بعض البكتيريا أيضًا G6PDH في مسار إنتنر-دودوروف ، لكن إنتاج NADPH يبقى كما هو. [ 3 ]

يُعدّ إنزيم فيريدوكسين-NADP + ريدوكتاز ، الموجود في جميع الكائنات الحية، مصدرًا رئيسيًا لـ NADPH في الكائنات الحية التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي، بما في ذلك النباتات والبكتيريا الزرقاء. ويظهر هذا الإنزيم في الخطوة الأخيرة من سلسلة نقل الإلكترونات في تفاعلات الضوء لعملية التمثيل الضوئي . ويُستخدم كعامل اختزال في التفاعلات الحيوية في دورة كالفن لاستيعاب ثاني أكسيد الكربون والمساعدة في تحويله إلى جلوكوز. كما يؤدي وظائف أخرى في استقبال الإلكترونات في مسارات غير ضوئية، فهو ضروري لاختزال النترات إلى أمونيا لاستيعابها في دورة النيتروجين في النباتات، ولإنتاج الزيوت. [ 3 ]

توجد عدة آليات أخرى أقل شهرة لتوليد NADPH، وتعتمد جميعها على وجود الميتوكوندريا في حقيقيات النوى. الإنزيمات الرئيسية في هذه العمليات المرتبطة باستقلاب الكربون هي نظائر إنزيم الماليك المرتبطة بـ NADP ، وإنزيم نازع هيدروجين الإيزوسيترات (IDH)، وإنزيم نازع هيدروجين الغلوتامات . في هذه التفاعلات، يعمل NADP + كعامل مؤكسد، تمامًا مثل NAD + في الإنزيمات الأخرى. [ 8 ] يبدو أن آلية نازع هيدروجين الإيزوسيترات هي المصدر الرئيسي لـ NADPH في الخلايا الدهنية، وربما أيضًا في خلايا الكبد. [ 9 ] توجد هذه العمليات أيضًا في البكتيريا. يمكن للبكتيريا أيضًا استخدام نازع هيدروجين جليسرالدهيد 3-فوسفات المعتمد على NADP للغرض نفسه. ومثل مسار فوسفات البنتوز، ترتبط هذه المسارات بأجزاء من عملية تحلل الجلوكوز . [ 3 ] مسار آخر مرتبط باستقلاب الكربون ويشارك في توليد NADPH هو دورة الفولات الميتوكوندرية، التي تستخدم السيرين بشكل أساسي كمصدر لوحدات الكربون الأحادي للحفاظ على تخليق النيوكليوتيدات والتوازن التأكسدي والاختزالي في الميتوكوندريا. وقد أشارت دراسات حديثة إلى أن دورة الفولات الميتوكوندرية هي المساهم الرئيسي في توليد NADPH في ميتوكوندريا الخلايا السرطانية. [ 10 ]

يمكن أيضًا توليد NADPH عبر مسارات لا علاقة لها باستقلاب الكربون. يُعد إنزيم فيريدوكسين ريدوكتاز مثالًا على ذلك. ينقل إنزيم نيكوتيناميد نيوكليوتيد ترانس هيدروجيناز الهيدروجين بين NAD(P)H وNAD(P) + ، ويوجد في الميتوكوندريا حقيقية النواة والعديد من أنواع البكتيريا. توجد أنواع منه تعتمد على تدرج البروتونات للعمل، وأخرى لا تعتمد عليه. تستخدم بعض الكائنات اللاهوائية إنزيم هيدروجيناز المرتبط بـ NADP + ، حيث ينتزع أيون الهيدريد من غاز الهيدروجين لإنتاج بروتون وNADPH. [ 3 ]

مثل NADH ، يتميز NADPH بخاصية التألق . عند إثارة NADPH في محلول مائي عند امتصاص النيكوتيناميد عند حوالي 335  نانومتر (قريب من الأشعة فوق البنفسجية)، ينبعث منه ضوء فلوري يبلغ ذروته عند 445-460  نانومتر (من البنفسجي إلى الأزرق). أما NADP + فلا يُظهر أي تألق ملحوظ. [ 11 ]

وظيفة

يُوفّر NADPH عوامل الاختزال، وعادةً ما تكون ذرات الهيدروجين، للتفاعلات الحيوية وعمليات الأكسدة والاختزال اللازمة للحماية من سمية أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS)، مما يسمح بتجديد الجلوتاثيون (GSH). [ 12 ] كما يُستخدم NADPH في مسارات البناء ، مثل تخليق الكوليسترول ، وتخليق الستيرويدات، [ 13 ] وتخليق حمض الأسكوربيك، [ 13 ] وتخليق الزيليتول، [ 13 ] وتخليق الأحماض الدهنية السيتوبلازمية ، [ 13 ] واستطالة سلسلة الأحماض الدهنية الميكروسومية .

يُعد نظام NADPH مسؤولاً أيضاً عن توليد الجذور الحرة في الخلايا المناعية بواسطة إنزيم NADPH أوكسيداز . تُستخدم هذه الجذور لتدمير مسببات الأمراض في عملية تُعرف باسم الانفجار التنفسي . [ 14 ] وهو مصدر المكافئات المختزلة لعملية هيدروكسيل السيتوكروم P450 للمركبات العطرية والستيرويدات والكحولات والأدوية .

استقرار

يُعدّ كلٌّ من NADH وNADPH مستقرين للغاية في المحاليل القاعدية، بينما يتحلل كلٌّ من NAD + وNADP + في هذه المحاليل إلى منتج فلوري يُمكن استخدامه بسهولة في القياس الكمي. في المقابل، يتحلل كلٌّ من NADPH وNADH في المحاليل الحمضية، بينما يُعدّ كلٌّ من NAD + وNADP + مستقرين نسبيًا في الوسط الحمضي. [ 15 ] [ 16 ]

الإنزيمات التي تستخدم NADP(H) كإنزيم مساعد

تشترك العديد من الإنزيمات التي ترتبط بـ NADP في بنية ثانوية فائقة مشتركة تُسمى "طية روسمان". تُعد طية بيتا-ألفا-بيتا الأولية (βαβ) الجزء الأكثر حفظًا من طيات روسمان. يتصل هذا الجزء بجزء ADP من NADP، ولذلك يُطلق عليه أيضًا اسم "طية بيتا-ألفا-بيتا المرتبطة بـ ADP". [ 17 ]

  • مختزلة الأدرينودوكسين : يوجد هذا الإنزيم في معظم الكائنات الحية. [ 18 ] ينقل إلكترونين من NADPH إلى FAD. في الفقاريات، يعمل كأول إنزيم في سلسلة أنظمة P450 الميتوكوندرية التي تُصنّع الهرمونات الستيرويدية. [ 19 ]

الإنزيمات التي تستخدم NADP(H) كركيزة

في عامي 2018 و2019، ظهر أول تقريرين عن إنزيمات تحفز إزالة مجموعة الفوسفات من الموقع 2' لجزيء NADP(H) في حقيقيات النوى. أُبلغ أولاً عن البروتين السيتوبلازمي MESH1 ( Q8N4P3 ) [ 20 ] ، ثم عن البروتين الميتوكوندري nocturnin [ 21 ] . تجدر الإشارة إلى أن بنية MESH1 ( 5VXA ) وربط NADPH بـ nocturnin ( 6NF0 ) غير مترابطة.

مراجع

  1. ↑ "NADP نيكوتيناميد أدينين ثنائي النوكليوتيد فوسفات" . PubChem . المكتبة الوطنية الأمريكية للطب. مؤرشف من الأصل في 17 نوفمبر 2020. تم الاسترجاع في 22 أغسطس 2024 .
  2. ↑ كارلسون، ب. (12 مايو 2014). مقدمة في الكيمياء الحيوية الحديثة . دار النشر الأكاديمية. رقم ISBN 978-1-4832-6778-4.
  3. 1 2 3 4 5 6 7 Spaans SK, Weusthuis RA, van der Oost J, Kengen SW (2015). "أنظمة توليد NADPH في البكتيريا والعتيقة" . الحدود في علم الأحياء الدقيقة . 6 : 742. دوى : 10.3389/fmicb.2015.00742 . بمك 4518329 . بميد 26284036 .  
  4. ↑ كاواي إس، موراتا ك (أبريل 2008). "بنية ووظيفة كيناز NAD وفوسفاتاز NADP: إنزيمات رئيسية تنظم التوازن داخل الخلايا لـ NAD(H) وNADP(H)" . العلوم الحيوية، والتكنولوجيا الحيوية، والكيمياء الحيوية . 72 (4): 919-930 . doi : 10.1271/bbb.70738 . PMID 18391451 . 
  5. ↑ لو د، غرانت م، ليم ب ل (2025-06-02). "NAD(H) وNADP(H) في النباتات والثدييات" . النبات الجزيئي . 18 (6): 938-59. doi : 10.1016/j.molp.2025.05.004 . PMC 12178909 . 
  6. ↑ إيواهاشي واي، هيتوشيو إيه، تاجيما إن، ناكامورا تي (أبريل 1989). "توصيف كيناز NADH من الخميرة Saccharomyces cerevisiae" . مجلة الكيمياء الحيوية . 105 (4): 588-593 . doi : 10.1093/oxfordjournals.jbchem.a122709 . PMID 2547755 . 
  7. ↑ إيواهاشي واي، ناكامورا تي (يونيو 1989). "تحديد موقع كيناز NADH في الغشاء الداخلي لميتوكوندريا الخميرة" . مجلة الكيمياء الحيوية . 105 (6): 916-921 . doi : 10.1093/oxfordjournals.jbchem.a122779 . PMID 2549021 . 
  8. ↑ هانوكوغلو، إي.، ورابوبورت، ر. (فبراير-مايو 1995). "مسارات وتنظيم إنتاج NADPH في الميتوكوندريا المنتجة للستيرويدات". بحوث الغدد الصماء . 21 ( 1-2 ): 231-241 . doi : 10.3109/07435809509030439 . PMID 7588385 . 
  9. ↑ بالمر م. "10.4.3 توفير NADPH لتخليق الأحماض الدهنية" . ملاحظات دورة الأيض . مؤرشف من الأصل في 6 يونيو 2013. تم الاسترجاع في 6 أبريل 2012 .
  10. ↑ سيكاريس إف، سيمينالي في (يونيو 2017). "النجاة من الموت: التوازن التأكسدي والاختزالي للميتوكوندريا في الخلايا السرطانية" . فرونتيرز إن أونكولوجي . 7 117. doi : 10.3389/fonc.2017.00117 . PMC 5465272. PMID 28649560 .  
  11. ↑ بلاكر تي إس، مان زد إف، غيل جيه إي، زيغلر إم، بين إيه جيه، سزابادكاي جي، وآخرون . (مايو 2014). "فصل تألق NADH وNADPH في الخلايا والأنسجة الحية باستخدام FLIM" . نيتشر كوميونيكيشنز . 5 (1) 3936. سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا ​​ذ.م.م. Bibcode : 2014NatCo...5.3936B . doi : 10.1038/ncomms4936 . PMC 4046109. PMID 24874098 .   
  12. ↑ راش جي إف، غورسكي جيه آر، ريبل إم جي، سوينسكي جيه، بوغلسكي بي، هيويت دبليو آر (مايو 1985). "بيروكسدة الدهون وموت الخلايا الناجم عن بيروكسيد الهيدروجين العضوي في خلايا الكبد المعزولة". علم السموم وعلم الأدوية التطبيقي . 78 (3): 473-483 . Bibcode : 1985ToxAP..78..473R . doi : 10.1016/0041-008X(85)90255-8 . PMID 4049396 . 
  13. 1 2 3 4 رودويل، ف. (2015). الكيمياء الحيوية المصورة لهاربر، الطبعة الثلاثون . الولايات المتحدة الأمريكية: ماكجرو هيل. الصفحات 123-124 ، 166، 200-201 . ISBN  978-0-07-182537-5.
  14. ↑ أوغاوا ك، سوزوكي ك، أوكوتسو م، يامازاكي ك، شينكاي س (أكتوبر 2008). "ارتباط ارتفاع مستويات أنواع الأكسجين التفاعلية من العدلات بالالتهاب منخفض الدرجة لدى كبار السن" . المناعة والشيخوخة . 5 13. doi : 10.1186/1742-4933-5-13 . PMC 2582223. PMID 18950479 .  
  15. ↑ باسونو ج (1993). التحليل الإنزيمي : دليل عملي . توتوا، نيوجيرسي: دار هومانا للنشر. ص 3، 10. ISBN   978-0-89603-238-5. OCLC 26397387 . 
  16. ↑ لو و، وانغ ل، تشين ل، هوي س، رابينوفيتز ج.د. (يناير 2018). "استخلاص وتحديد كمية عوامل نيكوتيناميد أدينين ثنائي النوكليوتيد المساعدة للأكسدة والاختزال" . مضادات الأكسدة وإشارات الأكسدة والاختزال . 28 (3): 167-179 . doi : 10.1089/ars.2017.7014 . PMC 5737638. PMID 28497978 .  
  17. ↑ هانوكوغلو، إي (2015). "بروتوبيديا: طية روسمان: طية بيتا-ألفا-بيتا في مواقع ارتباط ثنائي النوكليوتيد". بيوكيم مول بيول إيدوك . 43 (3): 206-209 . doi : 10.1002/bmb.20849 . PMID 25704928 . 
  18. ↑ هانوكوغلو، إي (ديسمبر 2017). "حفظ واجهات الإنزيم-الإنزيم المساعد في مختزلة الأدرينودوكسين المرتبطة بـ FAD و NADP - إنزيم واسع الانتشار". مجلة التطور الجزيئي . 85 ( 5-6 ): 205-218 . Bibcode : 2017JMolE..85..205H . doi : 10.1007/s00239-017-9821-9 . PMID: 29177972. S2CID : 7120148 .  
  19. ↑ هانوكوغلو، إي (ديسمبر 1992). "الإنزيمات المُكوِّنة للستيرويدات: بنيتها ووظيفتها ودورها في تنظيم التخليق الحيوي لهرمونات الستيرويد". مجلة الكيمياء الحيوية الستيرويدية والبيولوجيا الجزيئية . 43 (8): 779-804 . doi : 10.1016/0960-0760(92)90307-5 . PMID 22217824. S2CID 112729 .  
  20. ↑ دينغ سي كيه، روز جيه، وو جيه، صن تي، تشين كيه واي، تشين بي إتش، وآخرون (2020). " MESH1 هو فوسفاتاز NADPH سيتوبلازمي ينظم موت الخلايا الحديدي" . Nature Metabolism . 2 (3): 270–277 . bioRxiv 10.1101/325266 . doi : 10.1038/s42255-020-0181-1 . PMC 7252213. PMID 32462112 .    
  21. ↑ إستريلا إم إيه، دو جيه، تشين إل، راث إس، برانغلي إي، شيتراكار إيه، وآخرون (2019). "المستقلبات NADP + وNADPH هي أهداف بروتين الساعة البيولوجية نوكتورنين (كيرلد)" . نيتشر كوميونيكيشنز . 10 (1) 2367. Bibcode : 2019NatCo..10.2367E . bioRxiv 10.1101/534560 . doi : 10.1038/s41467-019-10125- z . PMC 6542800. PMID 31147539 .