NADP+- NADPH
La nicotinamida adenina dinucleótido fosfato , abreviado NADP + o, en notación más antigua, TPN (trifosfopiridina nucleótido), es un cofactor utilizado en reacciones anabólicas , como el ciclo de Calvin y la síntesis de lípidos y ácidos nucleicos , que requieren NADPH como agente reductor ('hidrógeno fuente'). NADPH es la forma reducida , mientras que NADP + es la forma oxidada . NADP + es utilizado por todas las formas de vida celular. [1]
NADP + se diferencia de NAD + por la presencia de un grupo fosfato adicional en la posición 2' del anillo de ribosa que transporta el resto de adenina . Este fosfato adicional lo agrega la NAD + quinasa y lo elimina la NADP + fosfatasa. [2]
En general, NADP + se sintetiza antes que NADPH. Esta reacción generalmente comienza con NAD + de la vía de novo o de rescate, y la NAD + quinasa agrega el grupo fosfato adicional. La ADP-ribosil ciclasa permite la síntesis a partir de nicotinamida en la vía de rescate, y la NADP + fosfatasa puede convertir el NADPH nuevamente en NADH para mantener el equilibrio. [1] Algunas formas de NAD + quinasa, en particular la de las mitocondrias, también pueden aceptar NADH para convertirlo directamente en NADPH. [3] [4] La vía procariótica no se comprende tan bien, pero con todas las proteínas similares el proceso debería funcionar de manera similar. [1]
NADPH se produce a partir de NADP + . La principal fuente de NADPH en animales y otros organismos no fotosintéticos es la vía de las pentosas fosfato , por la glucosa-6-fosfato deshidrogenasa (G6PDH) en el primer paso. La vía de las pentosas fosfato también produce pentosas, otra parte importante del NAD(P)H, a partir de la glucosa. Algunas bacterias también utilizan G6PDH para la vía Entner-Doudoroff , pero la producción de NADPH sigue siendo la misma. [1]
La ferredoxina-NADP + reductasa , presente en todos los ámbitos de la vida, es una fuente importante de NADPH en organismos fotosintéticos, incluidas plantas y cianobacterias. Aparece en el último paso de la cadena electrónica de las reacciones luminosas de la fotosíntesis . Se utiliza como poder reductor de las reacciones biosintéticas del ciclo de Calvin para asimilar el dióxido de carbono y ayudar a convertir el dióxido de carbono en glucosa. También tiene funciones de aceptación de electrones en otras vías no fotosintéticas: es necesario en la reducción de nitrato a amoníaco para la asimilación de las plantas en el ciclo del nitrógeno y en la producción de aceites. [1]
Existen otros mecanismos menos conocidos para generar NADPH, todos los cuales dependen de la presencia de mitocondrias en los eucariotas. Las enzimas clave en estos procesos relacionados con el metabolismo del carbono son las isoformas de la enzima málica unidas a NADP , la isocitrato deshidrogenasa (IDH) y la glutamato deshidrogenasa . En estas reacciones, NADP + actúa como NAD + en otras enzimas como agente oxidante. [5] El mecanismo de la isocitrato deshidrogenasa parece ser la principal fuente de NADPH en la grasa y posiblemente también en las células hepáticas. [6] Estos procesos también se encuentran en las bacterias. Las bacterias también pueden utilizar una gliceraldehído 3-fosfato deshidrogenasa dependiente de NADP para el mismo propósito. Al igual que la vía de las pentosas fosfato, estas vías están relacionadas con partes de la glucólisis . [1] Otra vía relacionada con el metabolismo del carbono involucrada en la generación de NADPH es el ciclo del folato mitocondrial, que utiliza principalmente serina como fuente de unidades de un carbono para sostener la síntesis de nucleótidos y la homeostasis redox en las mitocondrias. Recientemente se ha sugerido que el ciclo del folato mitocondrial es el principal contribuyente a la generación de NADPH en las mitocondrias de las células cancerosas. [7]
El NADPH también se puede generar a través de vías no relacionadas con el metabolismo del carbono. La ferredoxina reductasa es un ejemplo de ello. La nicotinamida nucleótido transhidrogenasa transfiere el hidrógeno entre NAD(P)H y NAD(P) + , y se encuentra en las mitocondrias eucariotas y en muchas bacterias. Hay versiones que dependen de un gradiente de protones para funcionar y otras que no. Algunos organismos anaeróbicos utilizan la hidrogenasa ligada a NADP + , extrayendo un hidruro del gas hidrógeno para producir un protón y NADPH. [1]
Al igual que el NADH , el NADPH es fluorescente . El NADPH en solución acuosa excitado a una absorbancia de nicotinamida de ~335 nm (cerca de UV) tiene una emisión de fluorescencia que alcanza un máximo a 445-460 nm (de violeta a azul). NADP + no tiene fluorescencia apreciable. [8]
El NADPH proporciona los agentes reductores, normalmente átomos de hidrógeno, para las reacciones biosintéticas y la oxidación-reducción implicadas en la protección contra la toxicidad de las especies reactivas de oxígeno (ROS), permitiendo la regeneración del glutatión (GSH). [9] El NADPH también se utiliza para vías anabólicas , como la síntesis de colesterol , la síntesis de esteroides, [10] la síntesis de ácido ascórbico, [10] la síntesis de xilitol, [10] la síntesis de ácidos grasos citosólicos [10] y el alargamiento de la cadena de ácidos grasos microsomales .
El sistema NADPH también es responsable de generar radicales libres en las células inmunes mediante la NADPH oxidasa . Estos radicales se utilizan para destruir patógenos en un proceso denominado explosión respiratoria . [11] Es la fuente de equivalentes reductores para la hidroxilación del citocromo P450 de compuestos aromáticos , esteroides , alcoholes y fármacos .
NADH y NADPH son muy estables en soluciones básicas, pero NAD + y NADP + se degradan en soluciones básicas en un producto fluorescente que puede usarse convenientemente para la cuantificación. Por el contrario, el NADPH y el NADH se degradan en soluciones ácidas, mientras que el NAD + /NADP + son bastante estables frente al ácido. [12]
En 2018 y 2019 surgieron los dos primeros informes de enzimas que catalizan la eliminación del 2' fosfato de NADP(H) en eucariotas. Primero se informó sobre la proteína citoplasmática MESH1 ( Q8N4P3 ), [15] y luego sobre la proteína mitocondrial nocturnina [16] [17] . Es de destacar que las estructuras y la unión a NADPH de MESH1 (5VXA) y nocturnina (6NF0) no están relacionadas.
