¿Qué es NAD+ y por qué lo estudian los investigadores?

¿Qué tipo de molécula es NAD+?

NAD+ es una coenzima: una pequeña molécula orgánica que participa en reacciones con enzimas. Las enzimas son catalizadores biológicos, lo que significa que aumentan la velocidad de las reacciones químicas. La enzima y su coenzima tienen diferentes trabajos dentro de una misma reacción. [1]

El nombre describe su estructura. NAD+ contiene dos unidades de nucleótidos unidas mediante grupos fosfato. Cada unidad contiene un azúcar, un grupo fosfato y un componente que contiene nitrógeno. Una unidad contiene nicotinamida; el otro contiene adenina. [1] [3]

Los péptidos tienen una estructura diferente: unidades de aminoácidos unidas por enlaces peptídicos. NAD+ no tiene esa estructura de cadena. Llamar a ambas sustancias compuestos de investigación no las ubica en la misma clase química. [1] [2]

¿Cómo transfiere NAD+ electrones?

Los electrones son partículas cargadas negativamente. Las reacciones químicas pueden transferirlos entre moléculas. Una molécula que acepta electrones se reduce; el que pierde electrones se oxida. Estos cambios pareados se denominan reacciones de oxidación-reducción o reacciones redox. [4]

NAD+ es la forma oxidada de esta coenzima. Cuando acepta dos electrones y un protón, se convierte en dinucleótido de nicotinamida y adenina reducido (NADH). Un protón es una partícula cargada positivamente. [3] [4]

NADH puede transferir esos electrones en otra reacción, regenerando NAD+. Esto permite que la coenzima participe repetidamente en la transferencia de electrones. NAD+ y NADH nombran diferentes formas químicas del mismo sistema coenzimático. [1] [3] [4]

¿Por qué es importante la transferencia de electrones para una célula?

Las células descomponen las moléculas que contienen carbono mediante secuencias de reacciones. En el ciclo del ácido cítrico, varios pasos transfieren electrones a NAD+, formando NADH. Por lo tanto, el ciclo produce portadores de electrones a medida que procesa compuestos de carbono. [5]

Luego, esos electrones pueden entrar en una cadena de transporte de electrones: una serie de componentes que pasan electrones de uno a otro. En las mitocondrias, estructuras dentro de las células, este proceso ocurre en la membrana interna. [6]

La energía liberada durante la transferencia de electrones ayuda a mover los protones a través de esa membrana. Su retorno a través de una enzima ayuda a producir trifosfato de adenosina (ATP), una molécula utilizada para apoyar el trabajo celular. NADH suministra electrones a este proceso; no se convierte en ATP. [6]

Esta secuencia explica por qué los investigadores estudian tanto la producción como el uso de NADH. La transferencia de electrones vincula reacciones separadas, por lo que medir solo un paso da una visión incompleta del proceso. [5] [6]

Algunas reacciones consumen NAD+

Ciertas enzimas consumen NAD+ mientras cambian los grupos químicos en los sustratos proteicos. Un sustrato es una molécula sobre la que actúa una enzima. La proteína de levadura Sir2 proporciona un ejemplo. [7]

Aquí, "consumido" significa que NAD+ se convierte en otros productos en lugar de convertirse en NADH. [7]

¿Qué mostró un experimento con proteína de levadura?

Un estudio de 2001 examinó cómo Sir2 elimina los grupos acetilo, pequeños grupos químicos unidos a las proteínas. Los experimentos utilizaron proteína de levadura purificada y fragmentos sintéticos de histonas, proteínas que ayudan a empaquetar el material genético. Estas reacciones ocurrieron fuera de las células vivas. [7]

Los investigadores separaron los productos de la reacción y utilizaron moléculas marcadas para seguir el grupo acetilo. Sus hallazgos vincularon la eliminación del grupo con la descomposición de NAD y respaldaron la transferencia de ese grupo a un producto derivado de NAD. [7]

El experimento ayuda a explicar un mecanismo químico. No establece efectos en las personas ni se beneficia de un preparado comercial. [7]

¿Qué preguntas pueden investigar los científicos con NAD+?

Para la transferencia de electrones, los investigadores pueden preguntarse dónde se forma el NADH y adónde van a continuación sus electrones. El estudio de reacciones conectadas ayuda a explicar cómo las células procesan compuestos de carbono y apoyan la producción de ATP. [5] [6]

Los investigadores también pueden identificar los productos de reacciones que consumen NAD+. [7]

Estas preguntas requieren diferentes medidas. La cantidad de NAD+ presente y la conversión entre NAD+ y NADH describen diferentes propiedades. Una explicación útil identifica qué propiedad midió un experimento antes de interpretar su resultado. [1] [3]