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Funktion

Redoxreaktionen

Im Stoffwechsel aller Organismen stammt die meiste Energie aus Oxidations-Reduktions-Vorgängen (Redoxreaktionen). Bei Redoxreaktionen werden Elektronen zwischen Stoffen übertragen, wobei jeweils der Elektronen spendende Stoff oxidiert wird und den Elektronen empfangenden Stoff reduziert. Viele der über 200 Enzyme des Energiestoffwechsels nutzen als Koenzyme Niacin, NAD oder NADP, vorallem um Elektronen für Redoxreaktionen zu übertragen. Das niacinhaltige Koenzym NAD wird meist in energieerzeugenden Reaktionen genutzt, die den Abbau (Katabolismus) von Kohlenhydraten, Fetten, Eiweiß und Alkohol katalysieren. Das Koenzym NADP wird dagegen häufig in synthetisierenden (anabolen) Reaktionen genutzt, wie z. B. in der Synthese von Makromolekülen, einschliesslich der Fettsäuren und des Cholesterin (1, 2).

Weitere Reaktionen

Das niacinhaltige Koenzym NAD ist der Reaktionspartner für zwei Klassen von Enzymen (Mono-ADP-Ribosyltransferasen und Poly-ADP-Ribose-Polymerasen), welche den Niacinanteil vom NAD abtrennen und ADP-Ribose auf Proteine übertragen. Mono-ADP-Ribosyltransferasen Enzyme wurden zuerst in bestimmten Bakterien entdeckt, wo sie Giftstoffe wie das die Toxine der Cholera und Diphtherie erzeugen. Diese Enzyme und ihre Produkte, sogenannte ADP-ribosylierte Proteine, finden sich ebenfalls in den Zellen von Säugetieren, wo sie wahrscheinlich eine Rolle in der Signalübertragung zwischen Zellen durch eine Beeinflussung der G-Protein-Aktivität spielen (3). G-Proteine sind Proteine, die das Guanosin-5'-Triphosphat (GTP) binden und als Vermittler in einer Reihe von Zell-Signalwegen fungieren. Poly-ADP-Ribose-Polymerasen (PARPs) sind Enzyme, welche die Übertragung von vielen ADP-Ribose-Einheiten von NAD an Akzeptorproteine katalysieren. PARPs scheinen Funktionen bei der DNA-Reparatur und der zeullulären Antwort auf Stress, Zell-Signalen, Transkription von Genen, Regulation bzw. Apoptose, Chromatinstruktur und bei der Zelldifferenzierung zu haben, was auf eine mögliche Rolle für NAD in der Krebsprävention hindeutet (2). Es wurden mindestens fünf verschiedene PARPs identifiziert, und obwohl ihre Funktionen noch nicht gut verstanden sind, weist ihre Existenz auf ein Potenzial für einen erheblichen Gebrauch von NAD hin (4). Eine dritte Klasse von Enzymen (ADP-Ribosyl Zyklasen) katalysiert die Bildung von zyklischer ADP-Ribose, einem Molekül, das Zellen dazu anregt, Kalziumionen aus internen Speichern auszuschüttzen und wahrscheinlich auch eine Rolle bei den Zellsignalen spielt (1).

 

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