NAD+ quinase

NAD⁺ quinase (EC 2.7.1.23, NADK) é uma enzima que converte nicotinamida adenina dinucleotídeo (NAD +) em NADP + por meio da fosforilação da coenzima NAD+. ^[1] NADP + é uma coenzima essencial que é reduzida a NADPH principalmente pela via da pentose fosfato para fornecer poder redutor em processos biossintéticos, como biossíntese de ácidos graxos e síntese de nucleotídeos. ^[2] A estrutura do NADK do arqueano Archaeoglobus fulgidus foi determinada.^[3]

Em humanos, os genes NADK ^[1] e MNADK^[4] codificam NAD + quinases localizadas no citosol ^[5] e mitocôndrias ^[4], respectivamente. Da mesma forma, a levedura tem isoformas citosólicas e mitocondriais, e a isoforma mitocondrial de levedura aceita tanto NAD + quanto NADH como substratos para fosforilação.^[6]

Reação

ATP + NAD⁺ ${\displaystyle \rightleftharpoons }$ ADP + NADP⁺

Mechanismo

NADK fosforila NAD + na posição 2 'do anel de ribose que carrega a porção de adenina. É altamente seletivo para seus substratos, NAD e ATP, e não tolera modificações no aceitador de fosforil, NAD, ou na porção piridina do doador de fosforil, ATP.^[5] O NADK também usa íons metálicos para coordenar o ATP no sítio ativo. Estudos in vitro com vários íons metálicos divalentes mostraram que o zinco e o manganês são preferidos ao magnésio, enquanto o cobre e o níquel não são aceitos pela enzima.^[5] Um mecanismo proposto envolve o oxigênio do álcool 2 'agindo como um nucleófilo para atacar o gama-fosforil do ATP, liberando ADP.

Regulação

NADK é altamente regulado pelo estado redox da célula. Enquanto o NAD é predominantemente encontrado em seu estado oxidado NAD +, o NADP fosforilado está amplamente presente em sua forma reduzida, como NADPH. ^{[7] [8]} Assim, NADK pode modular as respostas ao estresse oxidativo, controlando a síntese de NADP. Demonstrou-se que o NADK bacteriano é inibido alostericamente tanto pelo NADPH quanto pelo NADH. ^[9] Segundo relatos, o NADK também é estimulado pela ligação de cálcio / calmodulina em certos tipos de células, como neutrófilos.^[10] NAD quinases em plantas e ovos de ouriço-do-mar também se ligam à calmodulina.^{[11] [12]}

Referências

1. Lerner, Felicitas; Niere, Marc; Ludwig, Antje; Ziegler, Mathias (outubro de 2001). «Structural and Functional Characterization of Human NAD Kinase». Biochemical and Biophysical Research Communications (em inglês) (1): 69–74. doi:10.1006/bbrc.2001.5735. Consultado em 6 de dezembro de 2021
2. Pollak, Nadine; Dölle, Christian; Ziegler, Mathias (1 de março de 2007). «The power to reduce: pyridine nucleotides – small molecules with a multitude of functions». Biochemical Journal (em inglês) (2): 205–218. ISSN 0264-6021. PMC 1798440. PMID 17295611. doi:10.1042/BJ20061638. Consultado em 6 de dezembro de 2021
3. Liu, Jinyu; Lou, Yun; Yokota, Hisao; Adams, Paul D.; Kim, Rosalind; Kim, Sung-Hou (novembro de 2005). «Crystal Structures of an NAD Kinase from Archaeoglobus fulgidus in Complex with ATP, NAD, or NADP». Journal of Molecular Biology (em inglês) (2): 289–303. doi:10.1016/j.jmb.2005.09.026. Consultado em 6 de dezembro de 2021
4. Zhang, Ren (agosto de 2015). «MNADK, a Long-Awaited Human Mitochondrion-Localized NAD Kinase: MNADK, A NOVEL HUMAN MITOCHONDRIAL NAD KINASE». Journal of Cellular Physiology (em inglês) (8): 1697–1701. doi:10.1002/jcp.24926. Consultado em 6 de dezembro de 2021
5. Lerner, Felicitas; Niere, Marc; Ludwig, Antje; Ziegler, Mathias (outubro de 2001). «Structural and Functional Characterization of Human NAD Kinase». Biochemical and Biophysical Research Communications (em inglês) (1): 69–74. doi:10.1006/bbrc.2001.5735. Consultado em 6 de dezembro de 2021
6. Iwahashi, Yumiko; Hitoshio, Akio; Tajima, Nobuyuki; Nakamura, Taro (abril de 1989). «Characterization of NADH Kinase from Saccharomyces cerevisiae». The Journal of Biochemistry (em inglês) (4): 588–593. ISSN 1756-2651. doi:10.1093/oxfordjournals.jbchem.a122709. Consultado em 6 de dezembro de 2021
7. Burch, H. B.; Bradley, M. E.; Lowry, O. H. (10 de outubro de 1967). «The measurement of triphosphopyridine nucleotide and reduced triphosphopyridine nucleotide and the role of hemoglobin in producing erroneous triphosphopyridine nucleotide values». The Journal of Biological Chemistry (19): 4546–4554. ISSN 0021-9258. PMID 4383634. Consultado em 6 de dezembro de 2021
8. Veech, R. L.; Eggleston, L. V.; Krebs, H. A. (1 de dezembro de 1969). «The redox state of free nicotinamide–adenine dinucleotide phosphate in the cytoplasm of rat liver». Biochemical Journal (em inglês) (4): 609–619. ISSN 0306-3283. doi:10.1042/bj1150609a. Consultado em 6 de dezembro de 2021
9. Grose, J. H.; Joss, L.; Velick, S. F.; Roth, J. R. (16 de maio de 2006). «Evidence that feedback inhibition of NAD kinase controls responses to oxidative stress». Proceedings of the National Academy of Sciences (em inglês) (20): 7601–7606. ISSN 0027-8424. PMC 1472491. PMID 16682646. doi:10.1073/pnas.0602494103. Consultado em 6 de dezembro de 2021
10. Williams, Mary B.; Jones, Harold P. (fevereiro de 1985). «Calmodulin-dependent NAD kinase of human neutrophils». Archives of Biochemistry and Biophysics (em inglês) (1): 80–87. doi:10.1016/0003-9861(85)90256-5. Consultado em 6 de dezembro de 2021
11. Lee, Sang Hyoung; Seo, Hae Young; Kim, Jong Cheol; Heo, Won Do; Chung, Woo Sik; Lee, Kyoung Joo; Kim, Min Chul; Cheong, Yong Hwa; Choi, Ji Young (abril de 1997). «Differential Activation of NAD Kinase by Plant Calmodulin Isoforms THE CRITICAL ROLE OF DOMAIN I». Journal of Biological Chemistry (em inglês) (14): 9252–9259. doi:10.1074/jbc.272.14.9252. Consultado em 6 de dezembro de 2021
12. Epel, David; Patton, Chris; Wallace, Robert W.; Cheung, Wai Yiu (fevereiro de 1981). «Calmodulin activates NAD kinase of sea urchin eggs: An early event of fertilization». Cell (em inglês) (2): 543–549. doi:10.1016/0092-8674(81)90150-1. Consultado em 6 de dezembro de 2021