Nicotinamide Adenine Dinucleotide Phosphate ลดรูปแบบ (เรียกสั้น ๆ ว่า NADPH) เป็นโคเอ็นไซม์สำคัญที่มีบทบาทสำคัญในปฏิกิริยาอะนาโบลิกทางชีวภาพ การป้องกันสารต้านอนุมูลอิสระ และกระบวนการเผาผลาญต่างๆ ด้านล่างนี้เป็นภาพรวมโดยละเอียดเกี่ยวกับโครงสร้าง ฟังก์ชัน คุณลักษณะ และอื่นๆ:
1. โครงสร้างโมเลกุล
NADPH เป็นรูปแบบรีดิวซ์ของ NADP⁺ (นิโคตินาไมด์อะดีนีนไดนิวคลีโอไทด์ฟอสเฟตที่ถูกออกซิไดซ์) โครงสร้างมีความคล้ายคลึงกับ NADH อย่างมาก (นิโคตินาไมด์อะดีนีนไดนิวคลีโอไทด์ที่ลดลง) โดยมีความแตกต่างที่สำคัญ:
NADPH มีหมู่ฟอสเฟตเพิ่มเติมติดอยู่กับคาร์บอน 2'- ของมอยอิตีอะดีนีนไรโบส ความแตกต่างเชิงโครงสร้างนี้ทำให้เอนไซม์จำเพาะรับรู้ได้ ทำให้เกิดการมีส่วนร่วมในเส้นทางเมแทบอลิซึมเฉพาะทาง
เมื่อเปรียบเทียบกับ NADP⁺ NADPH จะมีไฮไดรด์ไอออน (H⁻ เทียบเท่ากับอิเล็กตรอน 2 ตัวและโปรตอน 1 ตัว) ทำให้มีคุณสมบัติรีดิวซ์สูง และทำให้เป็น "ตัวรีดิวซ์" ที่สำคัญในการสังเคราะห์ทางชีวภาพ
2. ฟังก์ชั่นทางสรีรวิทยาที่สำคัญ
(1) ให้พลังงานลดสำหรับปฏิกิริยาอะนาโบลิก
การสังเคราะห์กรดไขมัน: ในไซโตพลาสซึม การยืดตัวของสายโซ่กรดไขมันต้องใช้ NADPH ในการจ่ายไฮโดรเจน ซึ่งช่วยอำนวยความสะดวกในการลดพันธะไม่อิ่มตัว (เช่น ในการสังเคราะห์กรดปาลมิติกจากอะซิติล-CoA)
การสังเคราะห์โคเลสเตอรอล: หลายขั้นตอนในวิถีที่ซับซ้อนตั้งแต่อะซิติล-CoA ไปจนถึงโคเลสเตอรอลขึ้นอยู่กับ NADPH ซึ่งเป็นแหล่งของพลังงานในการลด
การสังเคราะห์นิวคลีโอไทด์: NADPH มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาการลดลงที่สำคัญระหว่างการสังเคราะห์สารตั้งต้นของกรดนิวคลีอิก เช่น พิวรีนและไพริมิดีน (เช่น การลดลงของไรโบนิวคลีโอไทด์เป็นดีออกซีไรโบนิวคลีโอไทด์)
การสังเคราะห์กรดอะมิโน: การสังเคราะห์กรดอะมิโนที่ไม่จำเป็น-บางชนิด (เช่น กรดกลูตามิก ซีรีน) อาศัย NADPH ในฐานะผู้บริจาคไฮโดรเจน
(2) การป้องกันสารต้านอนุมูลอิสระและการปกป้องเซลล์
การรักษากลูตาไธโอนที่ลดลง (GSH): กลูตาไธโอน (GSH) เป็นสารต้านอนุมูลอิสระที่สำคัญในเซลล์ เมื่อออกซิไดซ์เป็น GSSG (กลูตาไธโอนออกซิไดซ์) มันจะถูกสร้างขึ้นใหม่เป็น GSH โดยกลูตาไธโอนรีดักเตส ซึ่งใช้ NADPH เป็นผู้บริจาคไฮโดรเจน วงจรนี้ทำให้สามารถกำจัดอนุมูลอิสระได้อย่างต่อเนื่อง (เช่น H₂O₂ แอนไอออนซูเปอร์ออกไซด์)
การปกป้องเยื่อหุ้มเซลล์เม็ดเลือดแดง: เซลล์เม็ดเลือดแดงขาดไมโตคอนเดรียและขึ้นอยู่กับ NADPH ที่สร้างขึ้นผ่านทางเพนโตสฟอสเฟตเพื่อรักษา GSH ในรูปแบบที่ลดลง วิธีนี้จะป้องกันไม่ให้ฮีโมโกลบินถูกออกซิไดซ์ไปเป็นเมทฮีโมโกลบิน (ซึ่งจะสูญเสีย-ความสามารถในการรับออกซิเจน) และปกป้องเยื่อหุ้มเซลล์จากความเสียหายจากปฏิกิริยาออกซิเดชัน (เช่น ฟาวิสม์ ความผิดปกติที่เกิดจากการผลิต NADPH บกพร่อง)
(3) การมีส่วนร่วมในวิถีทางเมแทบอลิซึมเฉพาะ
วิถีทางเพนโตสฟอสเฟต: นี่เป็นเส้นทางหลักสำหรับการผลิต NADPH ของเซลล์ ซึ่งสร้างไรโบส-5-ฟอสเฟตไปพร้อมๆ กัน (ใช้ในการสังเคราะห์นิวคลีโอไทด์)
การสังเคราะห์ด้วยแสง: ในคลอโรพลาสต์ของพืช NADPH ที่เกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยาแสงจะช่วยลดพลังงานสำหรับปฏิกิริยาความมืด (วัฏจักรคาลวิน) ทำให้สามารถตรึงCO₂ให้เป็นกลูโคสได้
ระบบไซโตโครม P450: ในการล้างพิษในตับ NADPH จะส่งอิเล็กตรอนไปยังเอนไซม์ไซโตโครม P450 ซึ่งช่วยในการเผาผลาญสารจากภายนอก เช่น ยาและสารพิษ
3. การผลิตและการฟื้นฟู
แหล่งที่มาหลัก:
วิถีเพนโตสฟอสเฟต (โดดเด่นที่สุด): เร่งปฏิกิริยาโดยกลูโคส-6-ฟอสเฟตดีไฮโดรจีเนส (G6PD) และ 6-ฟอสโฟกลูโคเนต ดีไฮโดรจีเนส ซึ่งสร้าง NADPH
วิถีทางอื่นๆ: ตัวอย่างเช่น NADPH เกิดขึ้นเมื่อเอนไซม์มาลิกเร่งปฏิกิริยาดีไฮโดรจีเนชันของมาเลตไปเป็นไพรูเวต ปริมาณเล็กน้อยก็ถูกสร้างขึ้นในระหว่างกระบวนการออกซิเดชันของกรดไขมันบางชนิด
ต่างจาก NADH ตรงที่การฟื้นฟู NADPH นั้นเชื่อมโยงกับความต้องการอะนาโบลิกเป็นหลัก แทนที่จะมีส่วนโดยตรงต่อการผลิต ATP
4. ความเสถียรและการเก็บรักษา
NADPH ค่อนข้างไม่เสถียร มีแนวโน้มที่จะเกิดออกซิเดชัน (ค่อยๆ ออกซิไดซ์เป็น NADP⁺ ภายใต้แสง อุณหภูมิสูง หรือสภาวะแอโรบิก) และไวต่อ pH (สลายตัวในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดหรือด่าง)
ในห้องปฏิบัติการ โดยทั่วไปจะจัดเก็บไว้ภายใต้อุณหภูมิต่ำ (-20 องศาหรือต่ำกว่า) ป้องกันจากแสง และในสภาวะที่ไม่เป็นพิษ (เช่น ภายใต้ไนโตรเจน) เพื่อรักษาคุณสมบัติรีดิวซ์
ความแตกต่างหลักระหว่าง NADPH และ NADH
|
คุณสมบัติ |
เอ็นเอดีเอช |
แน็ปพี |
|
ความแตกต่างของโครงสร้าง |
ไม่มีกลุ่มฟอสเฟตเพิ่มเติม |
กลุ่มฟอสเฟตส่วนเกินบนคาร์บอน 2'- ของอะดีนีนไรโบส |
|
ฟังก์ชั่นหลัก |
เกี่ยวข้องกับการเผาผลาญพลังงาน (catabolism) เพื่อขับเคลื่อนการสังเคราะห์ ATP |
มีส่วนร่วมในแอแนบอลิซึม, ให้พลังงานลดลง; การป้องกันสารต้านอนุมูลอิสระ |
|
เส้นทางการผลิต |
ไกลโคไลซิส, วงจรกรดไตรคาร์บอกซิลิก ฯลฯ |
วิถีเพนโตสฟอสเฟต เป็นต้น |
|
การแปลเป็นภาษาเซลลูล่าร์ |
ส่วนใหญ่อยู่ในไมโตคอนเดรีย (มีส่วนร่วมในห่วงโซ่ทางเดินหายใจ) |
ส่วนใหญ่อยู่ในไซโตพลาสซึมและคลอโรพลาสต์ (ในพืช) |
การใช้งาน
วิจัย: ใช้เป็นรีเอเจนต์ทางชีวเคมีเพื่อศึกษาการทำงานของเอนไซม์ (เช่น ปฏิกิริยาดีไฮโดรจีเนส) วิถีเมแทบอลิซึมของเซลล์ (เช่น วิถีเพนโตสฟอสเฟต) และกลไกต้านอนุมูลอิสระ
การวิจัยทางการแพทย์h: การขาดเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการผลิต NADPH (เช่น การขาด G6PD) ทำให้เกิดโรค เมแทบอลิซึมของ NADPH ที่ผิดปกติยังเกี่ยวข้องกับเนื้องอก ความผิดปกติของระบบประสาทเสื่อม ฯลฯ ทำให้สิ่งนี้เป็นเป้าหมายการวิจัยที่มีศักยภาพ
โดยสรุป NADPH เป็นพาหะหลักของ "การลดพลังงาน" ในเซลล์ รักษาสภาวะสมดุลของเซลล์และการทำงานตามปกติโดยสนับสนุนปฏิกิริยาอะนาโบลิกและการป้องกันสารต้านอนุมูลอิสระ