Familia NAD: Pares redox NAD(H) y NADP(H) y metabolismo energético celular
El dinucleótido de nicotinamida y adenina (NAD+)/NAD+ reducido (NADH) y NADP+/reducido Las parejas redox NADP+ (NADPH) son esenciales para mantener la homeostasis redox celular y para modular numerosos eventos biológicos, incluido el metabolismo celular. La deficiencia o desequilibrio de estos dos pares redox se ha asociado con muchos trastornos patológicos.
Importancia de los pares redox NAD(H) y NADP(H) en el metabolismo energético celular
Los pares redox NAD(H) y NADP(H) son esenciales para mantener el metabolismo energético celular y la homeostasis redox. Estos pares redox sirven como cofactores o sustratos para muchas enzimas involucradas en varias vías metabólicas, incluida la glucólisis, el ciclo del ácido tricarboxílico y la fosforilación oxidativa. El NAD(H) y el NADP(H) también desempeñan un papel crucial en la regulación del equilibrio redox celular al actuar como transportadores y donantes de electrones. Por lo tanto, mantener el equilibrio de los niveles de NAD(H) y NADP(H) es fundamental para la función celular y el metabolismo energético.
Figura 1
Desregulación de las parejas redox de NAD(H) y NADP(H) en condiciones patológicas
La desregulación de las parejas redox de NAD(H) y NADP(H) se ha relacionado con diversas afecciones patológicas, como el cáncer, las enfermedades neurodegenerativas, los trastornos metabólicos y el envejecimiento. Por ejemplo, se ha observado una disminución de los niveles de NAD+ y un aumento de los niveles de NADH en varias células cancerosas, lo que conduce a una alteración del metabolismo y la señalización redox. Del mismo modo, la desregulación de las parejas redox NAD(H) y NADP(H) se ha implicado en la patogénesis de enfermedades neurodegenerativas, como el Alzheimer y la enfermedad de Parkinson. Por lo tanto, comprender la regulación y la función de los pares redox de NAD(H) y NADP(H) es crucial para desarrollar nuevas estrategias terapéuticas para estas enfermedades.
Regulación de los pares redox NAD(H) y NADP(H) mediante enzimas y compartimentación
Los pares redox NAD(H) y NADP(H) están regulados por varias enzimas involucradas en la biosíntesis y el consumo. Por ejemplo, la vía de las pentosas fosfato (PPP) es una de las principales vías biosintéticas del NADPH, que participa en diversas reacciones redox, incluida la desintoxicación de especies reactivas de oxígeno (ROS). Del mismo modo, las enzimas consumidoras de NAD+, como las poli(ADP-ribosa) polimerasas (PARP) y las sirtuinas, regulan los niveles de NAD(H) y NADP(H) mediante el consumo de NAD+.
Figura 2
La compartimentación de los grupos de NAD(H) y NADP(H) también es fundamental para regular el equilibrio redox celular y el metabolismo. Por ejemplo, el grupo mitocondrial de NAD(H) está involucrado en la fosforilación oxidativa, mientras que el grupo citosólico de NAD(H) está involucrado en la glucólisis y otras vías metabólicas. Estudios recientes han identificado varias enzimas biosintéticas y biosensores codificados genéticamente que permiten comprender mejor la regulación y función de estos pares redox. Por ejemplo, la enzima biosintética, la nicotinamida mononucleótido adenililtransferasa (NMNAT), participa en la biosíntesis de NAD+ y se ha demostrado que regula varios procesos celulares, como el metabolismo, el envejecimiento y la respuesta al estrés. Además, el papel emergente de las proteínas consumidoras de NAD+ en la regulación de la homeostasis redox celular y metabólica ha abierto nuevas vías para el desarrollo de estrategias terapéuticas para diversas enfermedades.
En resumen, los pares redox de NAD(H) y NADP(H) desempeñan un papel crucial en el metabolismo energético celular y la homeostasis redox. La desregulación de estas parejas redox se ha relacionado con diversas afecciones patológicas, como el cáncer, las enfermedades neurodegenerativas, los trastornos metabólicos y el envejecimiento. La regulación y función de los pares redox NAD(H) y NADP(H) son complejas e involucran varias enzimas biosintéticas, proteínas consumidoras de NAD+ y compartimentación. Comprender la regulación y la función de estos pares redox es esencial para desarrollar nuevas estrategias terapéuticas para diversas enfermedades.
