Mandl József (szerk.)

Biokémia

Aminosavak, peptidek, szénhidrátok, lipidek, nukleotidok, nukleinsavak, vitaminok és koenzimek

5.4.1. Niacin vitamin, NAD+ és NADP+ koenzimek

Niacin (vízoldékony vitamin) a nikotinsavamid-adenin-dinukleotidnak (NAD+), és foszforilált származékának, a nikotinsavamid-adenin-dinukleotidfoszfátnak (NADP+) az alkotója. Annak ellenére, hogy a niacin triptofánból szintetizálódik az emberi szervezetben, vitaminnak tekinthető, hiszen szintézise lassú és egyéb vitaminokat (tiamint, piridoxint és riboflavint) igényel. A NAD+ és NADP+ koenzimek adeninnukleotidokat tartalmazó része nem vesz részt aktívan a koenzim funkcióban, hanem a koenzimapoenzim (laza, nem kovalens) kapcsolatot (H-hidak, hidrofób és ionos kölcsönhatások) biztosítja, valamint fokozza a koenzim apoenzim iránti affinitását és specificitását.

A NAD+ a dehidrogenáz enzimekhez reverzibilisen asszociálódó, hidrogén és elektronátvivő koenzim. A tápanyaglebontás folyamán az oxidoredukciós folyamatokban a különböző szubsztrátok két hidrogén atomot adnak le. Ebből a NAD+ nikotinsavamid gyűrűje hidrid (H-) aniont vagyis két elektront és egy protont vesz fel (5.2. ábra). A molekulához az enzim katalízis folyamán egy proton is tartozik, amely az apoenzim aktívcentrumában található hisztidinhez kapcsolódik.

A NADH + H+ és a NADPH+ H+, két elektron szállítónak is nevezhető. A nikotinsavamid kvaterner nitrogénjének az elektron szívó hatása van, ez teszi lehetővé a hidrid anion átvitelt a NAD+-ra és a NADP+-re. Megvizsgálva a redukált piridin nukleotidok szerkezetét látható, hogy a gyűrű csak két kettős kötést tartalmaz és a nitrogén elveszítette pozitív töltését és a gyűrű aromás természete is megszűnt. Ezáltal a molekula fényelnyelése jellemző módon megváltozik, a dihidropiridin (redukált forma) 340 nm-nél széles abszorpciós maximumot mutat, míg a piridin (oxidált forma) itt nem abszorbeál. Tehát az abszorpciót 340 nm-en mérve követhető a redukált/oxidált forma átalakulása. A piridinnukleotidok ezen sajátsága a dehidrogenáz enzimek aktivitás mérésére használható.

A piridinnukleotid koenzimek redukált formájában a dihidropiridin gyűrű 4 pozíciójú szénatomja prokirális. A hidrogének tehát pro-R és pro-S konfigurációjúak (5.3. ábra).

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m1344bikaps_1126/#m1344bikaps_1126 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m1344bikaps_1126/#m1344bikaps_1126)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m1344bikaps_1126/#m1344bikaps_1126)

BibTeX EndNote Mendeley Zotero

5.2. ábra. A NAD(P)+ szerkezeteA NAD+ esetében R = H, a NADP+ esetében R helyén foszforil csoport (H2PO3- ) található.

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m1344bikaps_1129/#m1344bikaps_1129 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m1344bikaps_1129/#m1344bikaps_1129)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m1344bikaps_1129/#m1344bikaps_1129)

BibTeX EndNote Mendeley Zotero

5.3. ábra. A NAD(P)+ dependens enzimek sztereospecifikusakAz alkohol dehidrogenáz például csak a pro-R pozícióban lévő hidrogént képest áthelyezni az etanolról a NAD+ pro-R pozíciójába.

A piridinnukleotid koenzimeket igénylő enzimek sztereospecifikusak, bizonyosak a pro-R, mások a pro-S pozícióban lévő hidrogént képesek elvonni a redukált koenzimről, illetve pro-R, vagy mások a pro-S pozícióba képesek csak azt átadni az oxidált koenzimnek. A sztereospecifitás az enzim molekula aszimetrikus struktúrájából adódik. Az 5.2. táblázatban néhány sztereospecifikus enzim kerül ismertetésre.

5.2. táblázat. NADH + H+igényű sztereospecikus enzimek

Dehidrogenáz	eredet	sztereospecificitás
alkohol	máj	HR
tejsav	szív, izom	HR
almasav	szív	HR
glicerolfoszfát	izom	HS
glicerinaldehid-3-foszfát	izom	HS
glutamát	máj	HS
glukóz	máj	HS

A NADH, NADPH stabil molekulák. Fiziológiás körülmények között csak enzimek által katalizált reakciókban oxidálódnak. A NAD oxidált és redukált formája összesen 10-5 M koncentrációban van jelen a sejtekben. A NAD+/NADH+H+ arány >1. Az oxidált és a redukált NADP egy nagyságrenddel kisebb, vagyis 10-6 M koncentrációban található a sejtekben, a NADP+/NADPH+H+ <1. Fiziológiás körülmények között tehát a NAD oxidált, a NADP pedig redukált formában van jelen, ez a jelenség összefügg a két koenzim eltérő funkciójával. A NADH+H+ az elektronokat a légzési lánchoz, végső soron az oxigénhez szállítja, így tehát oxidációja az ATP szintézissel áll kapcsolatban. A NAD+ koenzimmel működő enzimek jelentékeny része mind a koenzim redukcióját, mind pedig az oxidációját képes katalizálni, a sejtben uralkodó redox-viszonyoktól függően. A NADPH + H+ viszont a reduktív szintézisek (pl. zsírsavszintézis) reduktázainak a koenzime, ezekben a folyamatokban a NADPH+H+mint elektron donor szerepel. A NADP+ redukciója más úton, többnyire a glukóz nem glikolítikus lebontása útján valósul meg.

A niacin vitamin napi szükséglete: csecsemőknek 6-8 mg NE (niacin ekvivalens = 1 mg niacin vagy 60 mg étrendben előforduló triptofán), gyermekeknek 9-16 mg NE, felnőtteknek 13-19 mg NE. Előfordulása: hús, tej, tojás, hüvelyesek, mogyoró, gabonafélék. Hiány tünetek: pellagra (durva bőr), három D: dermatitis (bőrgyulladás), diarrhoae (hasmenés) és dementia (elbutulás).