Nikotinamidadenindinukleotidfosfát

Oxidovaná forma NADP⁺

Nikotinamidadenindinukleotidfosfát(NADP) jekoenzymskládající se znikotinamidu,adeninu,dvou molekulribózya dvoufosfátů,jež jsou navzájem propojeny jakonukleotidy(adenosindifosfát,na nějž je navázána ribóza a za ní nikotinamid). Jeden nukleotid obsahuje báziadenina druhýnikotinamid.Na druhý uhlíkribózyvadenosinuje navázána fosfátová skupina. NADP je součástímetabolismuživých organismů.Hlavním zdrojem redukovaného NADPH je v živočišných a houbových buňkáchpentózofosfátový cyklus,v rostlinných buňkách je tosvětelná fáze fotosyntézy.

Nikotinamid (pyridinový kruh) jeoxidovánneboredukován,čímž dusík získává nebo ztrácí svůj kladný náboj. NADP tak existuje ve dvou formách - oxidovanáNADP⁺a redukovaná formaNADPH.Přeměnu NADP⁺na NADPH lze popsat energetickou reakcí:

NADP⁺+ H⁺+ 2e⁻→ NADPHE˚'= −0,320 V

NADPH má velmi podobnou strukturu jakoNADH,neboť je jeho fosforylovaným analogem. Na rozdíl od NADH, který je převážně využíván k zisku a uchováníenergiev podoběATP,NADPH se uplatňuje při reakcích, které energii spotřebovávají. Figuruje převážně vanabolickýchbiosyntetických drahách (napříkladsyntéza mastných kyselin,steroidních látek,glukózyvtemnostní fázi fotosyntézy).

Koenzym NADP byl objeven v roce 1931 Otto Warburgem. Úplná struktura NAD a NADP pak byla objasněna v roce 1935. Ve starší literatuře až do počátku roku 1960 byl NADP uváděn pod názvem trifosfopyridin nukleotid (zkráceně TPN) nebo pod názvy kódhydráza II, kodehydrogenáza II nebo koenzym II.

Struktura NADP

Aktivní nikotinamidová skupina v molekule NAD⁺prochází oxidací a redukcí v mnoha metabolických drahách.

NADP se nazývá dinukleotid stejně jako NAD, protože se skládá ze dvou nukleotidů spojených přes jejich fosfátové skupiny. Jeden nukleotid obsahuje bázi adenin a druhý nikotinamid. Strukturně se tyto dva koenzymy liší pouze v tom, že u NADP je na třetí uhlík ribózy v adenosinu navázána fosfátová skupina.

NADP existuje ve dvou formách: oxidovaná a redukovaná forma, zkráceně NADP⁺a NADPH (H pro vodík). Tyto dvě formy jsou způsobené aktivní nikotinamidovou skupinou, která prochází oxidací a redukcí v mnoha metabolických drahách.

Přítomnost fosfátové skupiny u NADP není pro přenos vodíku a elektronů podstatná, protože je skupina prostorově příliš vzdálená od místa, kde dochází k vazběprotonua obouelektronů(pyridinovéjádro). Ovšem negativně se chovající fosfátová skupina způsobuje jiné prostorové uspořádání celé molekuly NADP, a proto se NAD a NADP vážou k rozdílným skupinám enzymů.

• 
• 
• 
  NADP+
• 
  NADPH

Vztah NAD a NADP

NAD a NADP jsou strukturálně dva velmi podobné koenzymy, které se liší pouze navázáním fosfátové skupiny a třetím uhlíkuribózyvadenosinu.Je tedy otázkou, proč buňka využívá pro přenos elektronů a vodíku (protonů) dvě různé sloučeniny. Je to proto, že tak nezávisle reguluje dvě odlišné reakce tohoto přenosu:

• NADH je koenzym přenášející elektrony a protony při reakcích, které energii uvolňují a ukládají do vysoce energetických molekulATP.Jsou to předevšímkatabolické reakce,tedy biologický rozklad (oxidace) molekul z potravy.
• NADPH je koenzym přenášející elektrony a protony při reakcích, které energii spotřebovávají. Jsou to předevšímanabolické reakce,tedybiosyntéza(redukce) energeticky bohatých molekul.

Tvorba NADH z NAD+ a NADPH z NADP+ probíhá různými cestami, které jsou nezávisle regulovány a tak může buňka nastavit dodávání elektronů pro obě sloučeniny. Jinými slovy, buňka si je schopna v případě nutnosti vyrobit NADH z NADPH, tedy upřednostnit systém získávání ATP (uložení energie) v dýchacím řetězci před biosyntézou (spotřeba energie).

Biosyntéza NADP

NADP⁺je syntetizován stejně jako NAD⁺dvěma metabolickými cestami:

• cesty de novozaminokyselin(tryptofanunebokyseliny asparagové) na NAD⁺.
• záchranné cestyrecyklací jednotlivých složek (napříkladnikotinamid) zpět na NAD⁺.Záchranné cesty používají tři prekurzory pro NAD⁺.

Cesty De novo

Většina organismů syntetizuje NAD⁺z jednoduchých složek. Specifický soubor reakcí se mezi organismy liší, ale společným rysem je tvorbakyseliny chinolinovéz aminokyseliny – buď tryptofanu (Trp) u zvířat a některých bakterií nebo kyseliny asparagové (Asp) u některých bakterií a rostlin.

Záchranné cesty

Tři prekurzory pro záchranné cesty NAD⁺.

Záchranné cesty jsou nezbytné především kvůli nedostatek nikotinamidu (vitamínu B₃-niacinu) ve stravě, který způsobuje onemocněnípellagra.Hlavním zdrojem NAD⁺u savců jsou tak záchranné cesty, které recyklují nikotinamid produkovaný enzymy využívajícími NAD⁺.

V záchranných metabolických cestách jsou využívány tři prekurzory vitamínů, kterými jsoukyselina nikotinová(NA),nikotinamid(Nam) a nikotinamid ribosid (NR). Tyto sloučeniny mohou být převzaty ze stravy, ale při jejich nedostatku jsou produkovány v buňkách trávením buněčného NAD⁺.Některé enzymy zapojené do těchto záchranných cest jsou koncentrovány vbuněčném jádře.Některé savčí buňky mohou přijímat nikotinamid absorpcí zestřeva.

Funkce NADP

• NADP se využívá jako koenzym pro anabolické dráhy životně důležitých sloučenin. Je to například syntézacholesterolu,steroidů,kyseliny askorbové,xylitolu,cytosolovýchmastných kyselin a dalších sloučenin.
• NADP je také zodpovědný za generování volných radikálů vimunitníchbuňkách pomocí NADPHoxidázy.Tyto radikály se používají k ničenípatogenův procesu nazývanémrespiračnívýbuch.
• NADP je zdrojem redukčních ekvivalentů prohydroxylaciaromatických sloučenin,steroidů,alkoholůa léčivcytochromP450.
• Redukční kapacita NADPH může být převedena naglutathion.

Reference

V tomto článku byly použitypřekladytextů z článkůNicotinamidadenindinukleotidphosphatna německé Wikipedii aNicotinamide adenine dinucleotide phosphatena anglické Wikipedii.

Související články

• nikotinamidadenindinukleotid
• niacin
• fotosyntéza
• pentózofosfátový cyklus
• syntéza mastných kyselin
• cholesterol

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématunikotinamidadenindinukleotidfosfátnaWikimedia Commons

Portály:Chemie|Biologie