Fosfato do dinucleótido de nicotinamida e adenina

miniatura|Modelo do NADPH.

O fosfato do dinucleótido de nicotinamida e adenina ou nicotinamida adenina dinucleótido fosfato ou nicotín adenín dinucleótido fosfato, abreviado NADP+ (forma oxidada) e NADPH (forma reducida), é un coencima que intervén en numerosas vías anabólicas. É análogo do coencima similar NAD+, pero cun fosfato adicional, aínda que non exerce as mesmas funcións. Unha parte da súa molécula procede da vitamina B3.Westheimer, F.H., Why nature chose phosphates, Science 235, 1173-1178 (1987).

O NADPH proporciona parte do poder redutor necesario para as reaccións de redución das biosínteses, actuando como cofactor das oxidorredutases. Intervén na fase escura da fotosíntese (ciclo de Calvin), na que se fixa o dióxido de carbono (CO2) e se sintetizan azucres, aínda que se xera na fase luminosa. Nos animais a maior fonte de NADPH é a fase oxidativa da ruta da pentosa fosfato, que produce o 60% dos requirimentos da célula deste coencima.

Estrutura química
A molécula é un dinucleótido, xa que está constituído por dous nucleótidos unidos polos seus fosfatos en posición 5'. Consta dos seguintes compoñentes:
 Unha adenosina (ribosa + adenina) esterificada con fosfatos nos carbonos 5' e 2' da ribosa.
 Un nucleótido de nicotinamida, formado por ribosa esterificada con fosfato no carbono 5' (polo que se une ao outro nucleótido) unida por enlace N-glicosídico no carbono 1' á nicotinamida, que deriva da vitamina B3, a cal na forma oxidada ten unha carga positiva no nitróxeno do enlace N-glicosídico.

 Biosíntese

A molécula de NADP+ sintetízase a partir dunha molécula de NAD+. 
Unha vez sintetizado o NAD+, o seu grupo 2-hidroxi da ribosa da parte adenosina da molécula é fosforilado por unha molécula de ATP, orixinando o NADP+ 
Werner Müller-Esterl. Bioquímica. Fundamentos para Medicina y Ciencias de la Vida. Barcelona: Editorial Reverté, S. A., 2008. ISBN 978-84-291-7393-2.

 Propiedades e mecanismo de acción

Este coencima experimenta redución reversible do anel da nicotinamida. O NADP+ redúcese a NADPH + H+ aceptando un ión hidruro (dous electrones e un protón) a partir dun substrato oxidable, á vez que se libera no medio un protón (H+). A entrada do hidruro fai que se neutralice a carga do anel de nicotinamida, se redistribúen os dobres enlaces e a molécula adquire un hidróxeno máis. A reacción de redución é:

NADP+ + 2e- + 2H+ → NADPH + H+

O NADPH adoita estar presente en concentración máis elevada que a súa forma oxidada, NADP+. Isto favorece a transferencia de hidruros desde o NADPH a un substrato. Isto explica o papel metabólico desta molécula especializado como cofactor en reaccións de redución das sínteses do anabolismo. Cando reduce a outras moléculas, cédelles o hidruro.

Unha reacción xeral (onde A é o substrato) na que intervén o NADPH é:

A (oxidado) + NADPH + H+ → AH2 (reducido) + NADP+

Cadea respiratoria e fosforilación

Como dixemos, o papel do NADPH é intervir como poder redutor en biosínteses máis que ceder os seus electróns á cadea de transporte de electróns para producir enerxía na fosforilación oxidativa. Este papel exérceno fundamentalmente os coencimas NADH e FADH2. Non obstante, excepcionalmente, o NADPH pode contribuír de forma indirecta á fosforilación oxidativa, xa que pode transferir os seus electróns ao NADH (que, á súa vez, os cederá á cadea respiratoria). A reacción é a seguinte:

NADPH + H+ + NAD+ → NADP+ + NADH + H+

Biosínteses nos animais
O NADPH fornece os equivalentes de redución necesarios para moitas reaccións biosintéticas implicadas na protección contra os efectos das especies reactivas do osíxeno, permitindo a rexeneración do glutatión reducido GSH.
Utilízase NADPH nas vías do anabolismo da síntese de lípidos, como a síntese do colesterol, e síntese de ácidos graxos (elongación da cadea dos ácidos graxos).

O sistema do NADPH é tamén o responsable de xerar radicais libres en células inmunes. Estes radicais úsanse para destruír patóxenos nun proceso denominado explosión respiratoria.http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18950479 O mecanismo polo cal as células producen especies reactivas do osíxeno implica a acción dun encima chamado NADPH oxidase; este encima pode empregar o NADPH como axente redutor para reducir o osíxeno libre (O2) a superóxido, o cal se combina espontaneamenteo con outras moléculas para producir radicais libres moi reactivos, entre os cales se encontran por exemplo os anións hidróxido, peróxido, hipoclorito, hipoiodito e o óxido de nitróxeno (II).

O NADPH é a fonte de equivalentes de redución para a hidroxilación do citocromo P450, e de compostos aromáticos, esteroides, alcohois e fármacos.

Ruta da pentosa-fosfato
Esta é unha vía metabólica moi relacionada coa glicólise durante a cal se utiliza a glicosa para xerar ribosa, que é necesaria para a biosíntese de nucleótidos e ácidos nucleicos. Nesta vía é imprescindible a intervención do NADPH.

A primeira fase da vía da pentosa-fosfato consiste en dúas oxidacións que converten en varios pasos a glicosa 6-fosfato en ribulosa 5-fosfato e reducen o NADP+ a NADPH + H+.

O NADPH formado na fase oxidativa é utilizado para reducir glutatión (GSSG) e para soster a biosíntese doutras moléculas co seu poder redutor. A ribosa 5-fosfato é un precursor para a síntese de nucleótidos e ácido nucleicos. Podemos dicir que o produto esencial da vía da pentosa-fosfato non son as propias pentosas, senón o doante de electróns NADPH, necesario para as reaccións de redución da biosíntese doutras moléculas.C. K. Mathews, K. E. van Holde, K. G. Ahern. Bioquímica, tercera edición. Madrid: Pearson Educacion, S. A., 2002. ISBN 84-7829-053-2

O feito de que a glicosa 6-fosfato entre na glicólise ou na vía da pentosa-fosfato depende das necesidades momentáneas da célula e da concentración citoplasmática de NADP+. Cando unha célula está convertendo rapidamente NADPH en NADP+ en reducións de biosíntese, aumenta o nivel de NADP+, o que estimula alostericamente a G6PD (glicosa 6-fosfato deshidroxenase), que é o encima que cataliza a primeira reacción na vía da pentosa-fosfato. En caso contrario, se diminúe a demanda de NADPH+H+, a vía da pentosa faise máis lenta e a glicosa 6-fosfato utilízase como combustible para a glicólise.

Os tecidos que requiren o NADPH+H+ fornecido por esta vía, son os que levan a cabo activamente a síntese de ácidos graxos (fígado, tecido adiposo, glándula mamaria durante a lactación) ou a síntese de colesterol e hormonas esteroides (gónada, glándulas adrenais).

Nos eritrocitos o NADPH producido pola vía das pentosas-fosfato é tan importante na prevención dos danos oxidativos que un defecto xenético na glicosa 6-fosfato deshidroxenase, o primeiro encima da vía, pode ter consecuencias médicas graves.

Nas células que non utilizan ribosa 5-fosfato, a fase non oxidativa recicla seis moléculas da pentosa en cinco moléculas da hexosa glicosa 6-fosfato, o que permite a produción continua de NADPH e converte a glicosa 6-fosfato en CO2.

Fotosíntese
Na fase luminosa da fotosíntese prodúcese NADPH, xa que esta molécula funciona como aceptor final dos electróns que circulan polos transportadores de electróns da membrana do tilacoide, que foron arrancados das clorofilas pola luz e que flúen desde moléculas de auga (doante último de electróns da fotosíntese). Cando estes electróns chegan ao NADP+, este os recolle e con protóns do medio transfórmase en NADPH + H+, nunha reacción ctalizada encimaticamente. Este NADPH vaise utilizar despois na fase escura.

O ciclo de Calvin é o conxunto de reaccións escuras da fotosíntese, que se producen no estroma do cloroplasto. A súa función é fixar o dióxido de carbono atmosférico nos hidratos de carbono e producir de forma neta azucres, utilizando a enerxía do ATP e o poder redutor do NADPH xerados na fase luminosa. Por tanto, o NADPH é necesario para fabricar autotrofamente os azucres que sosteñen case todas as cadeas tróficas do planeta.L. Stryer, J. M. Berg, J. L. Tymoczko. Bioquímica; sexta edición. Barcelona: Editorial Reverté, S. A., 2008. ISBN 978-84-291-7600-1

En concreto, o NADPH neste ciclo actúa como axente redutor entre o 1,3-bisfosfoglicerato e o gliceraldehido-3-fosfato, reacción na que se perde un fosfato. A reacción é catalizada polo encima gliceraldehido-3-fosfato deshidroxenase.

Ficheiro:ciclo_calvin.png

Aspectos médicos
A maioría dos coencimas proceden ou teñen algún compoñente que procede de vitaminas. O anel de nicotinamida do NADP+ provén da vitamina niacina. A carencia desta vitamina, afectará, pois, a todas as deshidroxenases dependentes do NADP+, que non poderán exercer a súa función, o que é a causa dunha enfermidade (avitaminose) chamada pelagra (do italiano “pel rugosa”) Pitche P (2005). "Pellagra". Sante 15 (3): 205–8. PMID 1620758. A pelagra causa dermatites, diarrea e ás veces demencia, e mesmo pode ser mortal. Esta insuficiencia na dieta desta vitamina é frecuente entre os alcohólicos ou os bebedores excesivos.

Notas

 Véxase tamén 
Nicotinamida adenina dinucleótido (NAD+, NADH), molécula similar usada principalmente en reaccións catabólicas.

Categoría:Nucleótidos
Categoría:Coencimas