Nikotínamidadeníndinukleotidfosfát

Nikotínamidadeníndinukleotidfosfát alebo NADP+ je kofaktor, ktorý sa vyskytuje v anabolických reakciách, ako napríklad Calvinovom cykle alebo syntéze lipidov či nukleových kyselín, ktoré využívajú NADPH ako redukčné činidlo. Využívajú ho všetky formy bunkového života.

NADPH je redukovaná forma NADP+. NADP+ sa líši od NAD+ tým, že NADP+ má naviac fosfátovú skupinu na 2' pozícii ribózy. Táto fosfátová skupina je pridávaná NAD+ kinázou a odstraňovaná NADP+ fosfatázou.

Vlastnosti 

NADP+ je schopný prijať dva elektróny a protón, čím sa mení na redukovanú formu, NADPH. NADP+ vystupuje v reakciách ako oxidačné činidlo, NADPH potom ako redukčné činidlo.

Fluorescencia 
Podobne ako NADH, i NADPH vykazuje fluorescenciu. NADPH sa vo vodných roztokoch excituje pri nikotínamidovom absorpčnom maxime (asi 335 nm, pri UV) a má fluorescenčné emisné maximum, ktoré má píky pri 445-460 nm (fialová až modrý). NADP+ nevykazuje žiadnu výraznú fluorescenciu.

Stabilita 
NADH a NADPH sú veľmi stabilné v zásaditých roztokoch, ale NAD+ a NADP+ sa v zásaditých roztokoch rozkladajú na fluorescentný produkt, ktorá je možné využíť na kvantifikáciu. Naopak sú NAD+ a NADP+ celkom stabilné v kyslých roztokoch, ale kyslé roztoky rozkladajú NADH a NADPH.

Biosyntéza

NADP+ 
Všeobecne sa najprv syntetizuje NADP+, ktorý sa potom premieňa na NADPH. Reakcie syntézy zvyčajne začínajú z NAD+, ktorý sa syntetizuje de novo alebo recyklačnými reakciami, na ktorý potom NAD+ kináza pridáva fosfátovú skupinu. ADP-ribozylcykláza umožňuje syntézu z nikotínamidu v obnovovacej dráhe a NADP+ fosfatáza premieňa NADPH naspäť na NADH, aby sa udržala rovnováha. Niektoré formy NAD+ kinázy, hlavne tá prítomná v mitochondriách, premieňa aj NADH naspäť na NADPH (katalyzuje teda reakciu oboma smermi). Prokaryotická dráha je menej objasnená, ale obsahuje všetky podobné enzýmy, takže tento proces by mal prebiehať podobne.

NADPH 
NADPH vzniká z NADP+. Hlavným zdrojom NADPH u zvierat a iných nefotosyntetických organizmov je pentózafosfátová dráha, kde ho produkuje glukóza-6-fosfátdehydrogenáza (G6PDH) v prvom kroku tejto dráhy. Pentózafosfátová dráha z glukózy tvorí aj pentózy, ktoré sú takisto dôležitou súčasťou NAD(P)H. Niektoré baktérie využívajú G6PDH v Entner–Doudoroffovej dráhe, ale tvorba NADPH je rovnaká.

Ferredoxín-NADP+ reduktáza (FNR), ktorá je prítomná vo všetkých doménach života, je hlavných zdrojom NADPH u fotosyntetických organizmov, vrátane rastlín a siníc. Nachádza sa v poslednom kroku elektrón transportného reťazca v svetelnej fáze fotosyntézy. Využíva sa ako redukčná sila pre biosyntetické dráhy v Calvinovom cykle na asimiláciu oxidu uhličitého a pomáha premeniť ho na glukózu. FNR prijíma elektróny aj v iných nefotosyntetických dráhach: je vyžadovaná pre redukciu dusičnanu na amoniak u rastlinnej asimilácie v dusíkovom cykle a v tvorbe olejov.

Existuje i ďalšie menej známe mechanizmy, ktorými sa tvorí NADPH, ktoré u eukaryotov všetky závisia na prítomnosti mitochondrií. Hlavnými enzýmami v týchto procesoch, ktoré súvisia s metabolizmom uhlíka, sú izoformy malátdehydrogenázy, izocitrátdehydrogenázy (IDH) a glutamátdehydrogenázy spojené s NADP+. V týchto reakciách sa ako oxidačné činidlo využíva NADP+, podobne ako NAD+ v obdobných enzýmoch. Mechanizmus IDH vyzerá byť hlavným zdrojom NADPH v tukových bunkách a možno i bunkách pečene. Tieto procesy sa nachádzajú aj v baktériách. Baktérie sú takisto schopné využiť i NADP-dependentnú glyceraldehydr-3-fosfátdehydrogenázu za tým istým účelom. Podobne ako pentózafosfátová dráha, tieto dráhy sú príbuzné častiam glykolýzy. Ďalšou dráhou, ktorá súvis s metabolizmom uhlíka, ktorá sa účastní tvorby NADPH, je mitochondriálny cyklus folátu, ktorý využíva serín ako zdroj jednouhlíkových jednotiek na udržanie syntézy nukleotidov a redoxnej homeostázy v mitochondriách. Mitochondriálny cyklus folátu bol nedávno navrhnutý ako hlavný zdroj tvorby NADPH v mitochondriách rakovinných buniek.

NADPH môže vznikať aj dráhami, ktoré nie sú spojené s metabolizmom uhlíka. Jedným príkladom je ferredoxínreduktáza. Nikotínamidnukleotidtranshydrogenáza presúva vodík medzi NAD(P)H a NAD(P)+ a nachádza sa v eukaryotických mitochondriách a mnohých baktériách. Existujú i verzie, ktorých funkcia je závislá na protónovom gradiente. Niektoré anaeróbne organizmy využívajú hydrogenáza spojené s NADP+ a štiepia hydrid z plynného vodíka, čím tvoria protón a NADPH.

Funkcia 
NADPH poskytuje redukčné ekvivalenty, zvyčajne vodíkové atómy, pre biosyntetické reakcie a redoxné procesy, ktoré sa účastnia ochrany proti toxicite reaktívnych foriem kyslíka (ROS), čím umožňuje regeneráciu glutatiónu (GSH). NADPH sa takisto účastní anabolických dráh, ako je syntéza cholesterolu, syntéza steroidov, syntéza kyseliny askorbovej, syntéza xylitolu, syntéza cytozolových mastných kyselín a mikrozomálneho predlžovania mastných kyselín.

Systém NADPH je takisto zodpovedný za tvorbu voľných radikálov pomocou NADPH oxidázy v bunkách imunitného systému. Tieto radikály sa používajú na ničenie patogénov v procese nazývanom respiračné vzplanutie. Je to zdroj redukčných ekvivalentov pre hydroxyláciu aromatických zlúčenín, steroidov, alkoholov a drog katalyzovanú cytochrómom P450.

Enzýmy, ktoré využívajú NADP(H) 
NADP+ sa ako kofaktor účastní minimálne 140 chemických reakcií katalyzovaných enzýmami.

NADPH ako koenzým 
Medzi enzýmy, ktoré využívajú NADPH ako kofaktor, patrí napríklad:

 Adrenodoxínreduktáza: Tento enzým je všadeprítomný vo väčšine organizmov. Presúva dva elektróny a dva protóny z NADPH na FAD. U stavovcov je to prvý enzým v mitochondriálnych systémoch P450, ktoré syntetizujú steroidné hormóny.

NADPH ako substrát 
V rokoch 2018 a 2019 sa objavili prvé články, ktoré popisovali enzýmy, ktoré odstraňujú 2' fosfátovú skupinu NADP(H) u eukaryotov. Ako prvý bol popísaný cytoplazmatický proteín MESH1 (Uniprot Q8N4P3) a potom mitochondriálny proteín nokturnín. Čo je zaujímavé, štruktúra a viazanie NADPH u proteínov MESH1 () a nokturnínu () si nie sú pribuzné.

Referencie

Zdroj 

Nukleotidy
Kofaktory
Pyrimidíny