عائلة NAD: أزواج الأكسدة والاختزال NAD (H) و NADP (H) واستقلاب الطاقة الخلوية
نيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد (NAD+) / اختزال NAD+ (NADH) و NADP + / أزواج الأكسدة والاختزال NADP + (NADPH) ضرورية للحفاظ على توازن الأكسدة والاختزال الخلوي ولتعديل العديد من الأحداث البيولوجية ، بما في ذلك التمثيل الغذائي الخلوي. وقد ارتبط نقص أو اختلال التوازن بين هذين الأزواج الأكسدة والاختزال مع العديد من الاضطرابات المرضية.
أهمية أزواج الأكسدة والاختزال NAD (H) و NADP (H) في استقلاب الطاقة الخلوية
تعد أزواج الأكسدة والاختزال NAD (H) و NADP (H) ضرورية للحفاظ على استقلاب الطاقة الخلوية وتوازن الأكسدة والاختزال. تعمل أزواج الأكسدة والاختزال هذه كعوامل مساعدة أو ركائز للعديد من الإنزيمات المشاركة في مسارات التمثيل الغذائي المختلفة ، بما في ذلك تحلل الجلوكوز ، ودورة حمض الكربوكسيل ، والفسفرة التأكسدية. يلعب NAD (H) و NADP (H) أيضا دورا مهما في تنظيم توازن الأكسدة والاختزال الخلوي من خلال العمل كحاملات للإلكترون ومتبرعين. لذلك ، فإن الحفاظ على توازن مستويات NAD (H) و NADP (H) أمر بالغ الأهمية للوظيفة الخلوية واستقلاب الطاقة.
الشكل 1
عدم تنظيم أزواج الأكسدة والاختزال NAD (H) و NADP (H) في الحالات المرضية
تم ربط عدم تنظيم أزواج الأكسدة والاختزال NAD (H) و NADP (H) بحالات مرضية مختلفة ، بما في ذلك السرطان والأمراض التنكسية العصبية واضطرابات التمثيل الغذائي والشيخوخة. على سبيل المثال ، لوحظ انخفاض مستويات NAD + وزيادة مستويات NADH في الخلايا السرطانية المختلفة ، مما أدى إلى تغيير التمثيل الغذائي وإشارات الأكسدة والاختزال. وبالمثل ، فإن عدم تنظيم أزواج الأكسدة والاختزال NAD (H) و NADP (H) متورط في التسبب في الأمراض التنكسية العصبية ، مثل مرض الزهايمر ومرض باركنسون. لذلك ، فإن فهم تنظيم ووظيفة أزواج الأكسدة والاختزال NAD (H) و NADP (H) أمر بالغ الأهمية لتطوير استراتيجيات علاجية جديدة لهذه الأمراض.
تنظيم أزواج الأكسدة والاختزال NAD (H) و NADP (H) بواسطة الإنزيمات والتقسيم
يتم تنظيم أزواج الأكسدة والاختزال NAD (H) و NADP (H) بواسطة إنزيمات مختلفة تشارك في التخليق الحيوي والاستهلاك. على سبيل المثال ، مسار فوسفات البنتوز (PPP) هو مسار رئيسي للتخليق الحيوي ل NADPH ، والذي يشارك في تفاعلات الأكسدة والاختزال المختلفة ، بما في ذلك إزالة السموم من أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS). وبالمثل ، فإن الإنزيمات المستهلكة ل NAD + ، مثل بوليميراز بولي (ADP-ribose) (PARPs) والسرتوين ، تنظم مستويات NAD (H) و NADP (H) عن طريق استهلاك NAD +.
الشكل 2
يعد تقسيم تجمعات NAD (H) و NADP (H) أمرا بالغ الأهمية أيضا لتنظيم توازن الأكسدة والاختزال الخلوي والتمثيل الغذائي. على سبيل المثال ، يشارك تجمع NAD (H) الميتوكوندريا في الفسفرة التأكسدية ، بينما يشارك تجمع NAD (H) الخلوي في تحلل الجلوكوز والمسارات الأيضية الأخرى. حددت الدراسات الحديثة العديد من إنزيمات التخليق الحيوي وأجهزة الاستشعار الحيوية المشفرة وراثيا التي تمكننا من فهم تنظيم ووظيفة أزواج الأكسدة والاختزال هذه بشكل أفضل. على سبيل المثال ، يشارك إنزيم التخليق الحيوي ، نيكوتيناميد أحادي النوكليوتيد أدينيل ترانسفيراز (NMNAT) ، في التخليق الحيوي ل NAD + وقد ثبت أنه ينظم العمليات الخلوية المختلفة ، بما في ذلك التمثيل الغذائي والشيخوخة والاستجابة للإجهاد. علاوة على ذلك ، فتحت الأدوار الناشئة للبروتينات المستهلكة ل NAD + في تنظيم الأكسدة والاختزال الخلوي والتوازن الأيضي طرقا جديدة لتطوير استراتيجيات علاجية لمختلف الأمراض. باختصار ، تلعب أزواج الأكسدة والاختزال NAD (H) و NADP (H) دورا مهما في استقلاب الطاقة الخلوية وتوازن الأكسدة والاختزال. تم ربط عدم تنظيم أزواج الأكسدة والاختزال بحالات مرضية مختلفة ، بما في ذلك السرطان والأمراض التنكسية العصبية واضطرابات التمثيل الغذائي والشيخوخة. تنظيم ووظيفة أزواج الأكسدة والاختزال NAD (H) و NADP (H) معقدة وتتضمن العديد من إنزيمات التخليق الحيوي ، والبروتينات المستهلكة ل NAD + ، والتقسيم. يعد فهم تنظيم ووظيفة أزواج الأكسدة والاختزال هذه أمرا ضروريا لتطوير استراتيجيات علاجية جديدة لمختلف الأمراض.
