Nikotinamidadenindinukleotidfosfát

Nikotinamidadenindinukleotidfosfát (NADP) je koenzym skládající se z nikotinamidu, adeninu, dvou molekul ribózy a dvou fosfátů, jež jsou navzájem propojeny jako nukleotidy (adenosindifosfát, na nějž je navázána ribóza a za ní nikotinamid). Jeden nukleotid obsahuje bázi adenin a druhý nikotinamid. Na druhý uhlík ribózy v adenosinu je navázána fosfátová skupina. NADP je součástí metabolismu živých organismů. Hlavním zdrojem redukovaného NADPH je v živočišných a houbových buňkách pentózofosfátový cyklus, v rostlinných buňkách je to světelná fáze fotosyntézy.

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

NADP⁺ + H⁺ + 2e⁻ → NADPH E˚' = −0,320 V^[1]

NADPH má velmi podobnou strukturu jako NADH, neboť je jeho fosforylovaným analogem. Na rozdíl od NADH, který je převážně využíván k zisku a uchování energie v podobě ATP, NADPH se uplatňuje při reakcích, které energii spotřebovávají. Figuruje převážně v anabolických biosyntetických drahách (například syntéza mastných kyselin, steroidních látek, glukózy v temnostní 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 vazbě protonu a obou elektronů (pyridinové jádro). 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 uhlíku ribózy v adenosinu. 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 molekul ATP. Jsou to především katabolické reakce, tedy biologický rozklad (oxidace) molekul z potravy.
NADPH je koenzym přenášející elektrony a protony při reakcích, které energii spotřebovávají. Jsou to především anabolické reakce, tedy biosyntéza (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 novo z aminokyselin (tryptofanu nebo kyseliny asparagové) na NAD⁺.
záchranné cesty recyklací jednotlivých složek (například nikotinamid) 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 tvorba kyseliny chinolinové z aminokyseliny – buď tryptofanu (Trp) u zvířat a některých bakterií nebo kyseliny asparagové (Asp) u některých bakterií a rostlin.

Záchranné cesty

Záchranné cesty jsou nezbytné především kvůli nedostatek nikotinamidu (vitamínu B₃ - niacinu) ve stravě, který způsobuje onemocnění pellagra. 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 jsou kyselina 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 v buněčném jádře. Některé savčí buňky mohou přijímat nikotinamid absorpcí ze střeva.

Funkce NADP

NADP se využívá jako koenzym pro anabolické dráhy životně důležitých sloučenin. Je to například syntéza cholesterolu, steroidů, kyseliny askorbové, xylitolu, cytosolových mastných kyselin a dalších sloučenin.
NADP je také zodpovědný za generování volných radikálů v imunitních buňkách pomocí NADPH oxidázy. Tyto radikály se používají k ničení patogenů v procesu nazývaném respirační výbuch.
NADP je zdrojem redukčních ekvivalentů pro hydroxylaci aromatických sloučenin, steroidů, alkoholů a léčiv cytochrom P450.
Redukční kapacita NADPH může být převedena na glutathion.

Reference

V tomto článku byly použity překlady textů z článků Nicotinamidadenindinukleotidphosphat na německé Wikipedii a Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate na anglické Wikipedii.

↑ VOET, D.; VOETOVÁ, J. Biochemie. 1. čes. vyd. Praha: Victoria Publishing, 1995. ISBN 80-85605-44-9. S. 460.

Související články

Externí odkazy

Obrázky, zvuky či videa k tématu nikotinamidadenindinukleotidfosfát na Wikimedia Commons

[1] VOET, D.; VOETOVÁ, J. Biochemie. 1. čes. vyd. Praha: Victoria Publishing, 1995. ISBN 80-85605-44-9. S. 460.

[1]